Vereinfachte Herstellung von Metallformteilen

Gordian Bergmann (vorn) und Philipp Menz analysieren ein Bauteil, das vor dem Sintern bearbeitet wurde. Die unterschiedliche Färbung am Rand des Bohrlochs zeigt Qualitätsmängel / Bildquelle: TH Mittelhessen

Mit der „prozesssicheren spanenden Bearbeitung von Sinterteilen im Grünzustand“ befasst sich ein Forschungsprojekt der Technischen Hochschule Mittelhessen. Das Land Hessen fördert das Vorhaben mit 35 000 Euro. Projektleiter ist Dr. Udo Fiedler, Professor für Werkzeugmaschinen und Fertigungsverfahren in Friedberg.

Ein modernes Verfahren zur Herstellung von Bauteilen ist die Pulvermetallurgie. Feinkörniges Metallpulver wird durch Pressen mit hohem Druck in Form gebracht. Der so entstandene Grünling wird durch Sintern weiter verfestigt. Das ist ein Wärmebehandlungsverfahren mit Temperaturen von etwa 1100 Grad, in dem die dicht beieinanderliegenden Pulverkörner endgültig verbunden werden. Das Verfahren eignet sich besonders für die Massenproduktion kleiner Formteile. Sie werden zum Beispiel im Automobilbau, im Maschinenbau und in der Medizintechnik verwendet.

Sinterbauteile lassen sich mit hoher Maßgenauigkeit herstellen. Sie sind leichter als mit Hilfe von Schmelzprozessen produzierte Teile und ermöglichen Werkstoffkombinationen, die schmelzmetallurgisch nicht realisierbar sind. Gewinde oder bestimmte Querbohrungen sind allerdings nicht möglich. Dazu bedarf es einer Nachbearbeitung mit spanenden Verfahren wie Drehen oder Fräsen. Die hohe Festigkeit gesinterter Bauteile führt dabei zu einem starken Werkzeugverschleiß und damit zu hohen Kosten.

In seinem Forschungsprojekt will Dr. Fiedler untersuchen, unter welchen Bedingungen die spanende Bearbeitung vor dem Sintern ausgeführt werden kann. Das Bauteil hat in diesem Stadium weniger als ein Zehntel der Endfestigkeit. Es wird gepresst, anschließend im grünen (weichen) Zustand spanend bearbeitet und erst danach durch Sintern in den Endzustand gebracht. Vorteile sind die bei der Zerspanung geringeren Bearbeitungskräfte und ein dadurch geringerer Werkzeugverschleiß. Außerdem ist eine deutliche Senkung der Energiekosten möglich. Im Projekt müssen unter anderem Fragen nach optimalen Werkzeugen und Bearbeitungsparametern beantwortet werden. Als ein Hauptproblem sieht Dr. Fiedler die sichere Fixierung des Grünteils während der Bearbeitung.

Projektpartner ist die Schunk Sintermetalltechnik GmbH in Heuchelheim. Das Forschungsvorhaben am Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen hat eine Laufzeit von einem Jahr. Es wird im Rahmen des Förderprogramms „Forschung für die Praxis“ unterstützt. Damit bezuschusst die Landesregierung praxisnahe Projekte an hessischen Fachhochschulen.

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