Verbesserte Werkzeuge für europäische Schmieden
Die Schmiede-Branche in Europa, die von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) dominiert wird, unterliegt dem stetigen Druck, Produktionskosten zu senken und das Produktionsvolumen sowie die Qualität der produzierten Teile zu erhöhen. Eine Möglichkeit, dieser Herausforderung zu begegnen, besteht darin, innovative Oberflächenbehandlungen einzusetzen, um die Lebensdauer des Schmiedegesenks zu erhöhen, das zur Formgebung der geschmiedeten Produkte verwendet wird. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts CURARE nahmen zwei erfahrene Forschungstreibende Verbindung zu sieben KMU aus fünf EU-Ländern auf, welche Teile fertigen. Gemeinsam entwickelten sie Oberflächenbehandlungen, mit denen die Gesamtkosten der Gesenke durch eine erhöhte Lebensdauer gesenkt werden können. Die Behandlungen basieren auf verbesserten Beschichtungsmethoden für dünne, harte Nitrid-Beschichtungen auf den Gesenken, die ihren Einsatz verlängern. Die Projektpartner entwarfen zunächst ein im industriellen Rahmen verwendbares Bearbeitungssystem, das auf einer automatisierten Oberflächenbehandlung mit einem fünfachsigen Diodenlaser beruht. Diodenlaser wurden gewählt, nachdem andere Laserquellen bewertet worden waren. Anschließend wurden flexible geometrische Bearbeitungsstrategien für die Laserlegierung und den Dispergierprozess entwickelt, die erforderlich sind, damit das Gesenk vollständig beschichtet werden kann. Schichten aus Wolframkarbid-Kobalt-Chrom kombiniert mit einem Plasma-Nitrierverfahren ergaben die besten Ergebnisse für die abrasive Verschleißfestigkeit der Gesenke. Verschiedene Prozessgase und Laserstrahl-Geometrien wurden untersucht, um ein optimales Dünnfilm-Legierungsverfahren zu erzielen. Danach verglichen die Partner ihr Verfahren mit den bestehenden Nitrid-Beschichtungstechniken und wiesen nach, dass die Plasmanitrierung schneller eindringt als andere Verfahren. Die Industriepartner aus den KMU erprobten die Gesenke anschließend auf ihren eigenen Fertigungsstraßen. Sie erreichten eine um 50 % längere Lebensdauer und eine deutlich verbesserte geometrische Stabilität, welche die Reproduzierbarkeit beim Endprodukt erhöht. Man fand heraus, dass das neue Verfahren für komplexe Werkzeug- und Gesenkgeometrien wirtschaftlicher ist. Die automatisierte Oberflächenbehandlung des CURARE-Projekts wird die Wettbewerbsfähigkeit der Partner-KMU und anderer durch geringere Kosten und eine höhere Produktqualität fördern. Die enge und dauerhafte Zusammenarbeit mit dem europäischen Schmiedekongresses EUROFORGE und dessen nationalen Mitgliedsverbänden gewährleistet eine nachhaltige europaweite Verbreitung dieser neuen Technologien zum Nutzen für die Branche.
