Ausgangssituation

Ausgangssituation

Um die Wirtschaftlichkeit und die internationale Akzeptanz deutscher Schmiedeunternehmen zu sichern und auszubauen, sind neben der Reduktion von Produktionskosten kontinuierliche Verbesserungen der Bauteilqualität bzw. der Bauteilqualitätskonstanz erforderlich.

Die häufigsten Schmiedefehler sind Falten und Oberflächenrisse am Bauteil sowie Unterfüllungen der Gesenkgravur. Diese Fehler lassen sich häufig nicht durch eine Sichtprüfung erkennen. Eine Qualitätskontrolle der hergestellten Bauteile erfolgt in der Regel erst am Ende einer Prozesskette. Die unmittelbare Messung relevanter Prozessparameter (z. B. Werkstücktemperatur, Druck, Formfüllung) ist aufgrund des Verfahrensablaufs von Gesenkschmiedeoperationen mit herkömmlichen Messgeräten nicht möglich. Bisherige Verfahren zur prozessintegrierten Messung von Produktparametern (z. B. die berührungsfreie optische Vermessung warmer Bauteile oder Systeme zur Prozessüberwachung und -regelung) erfassen die Prozessparameter nur indirekt. Insbesondere ausführliche geometrische Messungen am Produkt werden aufgrund der hohen Umformtemperaturen erst nach der Abkühlphase durchgeführt. Fehlerhafte Bauteile können daher erst nach Durchlaufen der kompletten Prozesskette identifiziert werden – die Fehlersuche und die Ermittlung und Zuordnung der Fehlerursachen können somit nur rückwirkend erfolgen.

Derzeit wird keine – in das Umformwerkzeug integrierbare – Prozessüberwachung angewendet, die die Aufnahme relevanter Prozessparameter ermöglicht. Sensoren, die dem aktuellen Stand der Technik entsprechen, eignen sich bislang nicht für den direkten Einsatz in Warmmassivumformgesenken, da sie bei direktem Einsatz auf der Gesenkoberfläche den extrem hohen mechanischen und thermischen Belastungen nicht standhalten. Werden Sensoren in der Nähe der Wirkzone angebracht, ist die Gestaltfestigkeit des Gesenkwerkstoffes oftmals nicht ausreichend, um ein Durchdrücken des Materials durch die Gesenkoberfläche zur Sensorbohrung zu verhindern. Daher können Temperatur und Formfüllung bislang nicht direkt an der Gesenkoberfläche erfasst werden.