Phänomenologische Erfassung und quantitative Analyse von Größeneffekten
bei der Miniaturisierung von laserunterstützten Massivumformprozessen
mit FE Methoden

Dipl.-Ing. Sven-Eric Hilpert, Laboratorium Fertigungstechnik (LaFT), Universität der Bundeswehr Hamburg

1. Problemstellung und Ziele des Vorhabens


2. Größeneffekte bei der Skalierung von Fertigungsprozessen


3. Vorgehensweise


4. Zusammenfassung und Bewertung

Der Einsatz der laserunterstützten Mikro-Massivumformung zur Untersuchung der Größeneffekte bei der Skalierung von Fertigungsverfahren aus dem Makro- in den Mikrobereich ermöglicht die Gewinnung von neuen Erkenntnissen, die einerseits der Erweiterung der Palette von Mikro-Fertigungsverfahren dient und andererseits auch eine Übertragung der Erkenntnisse auf ähnliche Fertigungsverfahren, wie etwa der Zerspanung im Mikrobereich, ermöglicht. Die begleitende FEM-Simulation ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der Auslegung derartiger Fertigungsprozesse, denn sie erlaubt die optimale Auslegung eines Fertigungsvorgangs und die Ermittlung wichtiger Prozessparameter, bevor der Werkzeugbau und die Teilefertigung beginnt. Die Fähigkeiten moderner FEM-Programme sind jedoch, was den Einsatz im Mikrobereich angeht, noch beschränkt, so dass eine Weiterentwicklung auf der Basis von Musterexperimenten zwingend erforderlich ist.

Durch den optimierten Einsatz der laserunterstützten Mikro-Massivumformung besteht die Möglichkeit der Verwendung von konventionellen hochlegierten Stahleisen-Werkstoffen, deren Verwendung im Bereich der Medizintechnik aus mehreren Gründen zwingend notwendig ist, für die Werkstückfertigung. Die Vorteile des vorgeschlagenen Fertigungsverfahrens sind bereits aus dem Makrobereich bekannt. Neben einer hohen Oberflächengüte, Maßhaltigkeit und Festigkeit der Werkstücke sind die kosteneffiziente Massenfertigung und die Fähigkeit zur Bearbeitung hochfester legierter Stahleisen-Werkstoffe die Hauptargumente für den Einsatz der laserunterstützten Massivumformung. Gesamtziel des Projektes ist die Fertigung komplexer dreidimensionaler, hybrider Mikrostrukturen auf der Basis der Erweiterung konventioneller, effizienter Fertigungsverfahren.