Tiefziehen ohne Schmiermittel

Beim Tiefziehen mit Formwerkzeugen sind Schmiermittel nötig, um die auftretende Reibung im Umformprozess stark zu reduzieren. Da der Schmierstoff vor der Weiterverarbeitung und Montage der Bleche fast immer mit viel Reinigungsmittel entfernt werden muss, belastet dies die Umwelt und etwa 15 Prozent der Kosten eines Blechs fallen für Schmieren und Reinigen an. Es gibt Verfahren, die die nötige Schmierölmenge reduzieren, diese reduzieren aber auch die Taktgeschwindigkeit. An der TU Dresden und am Fraunhofer IWS hat man schmiermittelfreies Tiefziehen entwickelt. Basis dafür sind rasch aufzubringende makro- und mikrostrukturierte Werkzeugoberflächen, die die Kontaktflächen zwischen Werkzeug und Bauteil klein halten.

Eine wellenartige Makrostrukturierung im Flanschbereich minimiert die Reibkräfte, indem der Niederhalter leicht in die Matrize eintaucht. Im Bereich des Ziehringradius wirkt eine verschleißarme Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff, der durch Mikrostrukturierung in einen reibungsarmen, graphitartigen Zustand gebracht wird. Da eine mechanische Mikrostrukturierung wegen der großen Flächen dabei nicht möglich ist, wird die Struktur mit einem Laserinterferenzverfahren erzeugt. Es können Verschleißflächen von etwa einem Quadratmeter pro Minute strukturiert werden, die bei einer Ziehgeschwindigkeit von 100 mm/s und einem Anpressdruck von 50 MPa 90 Prozent weniger Reibung als bei unstrukturierten und unbeschichteten Werkzeugoberflächen bedeuten. In Zukunft kann mit dem direkten Laserinterferenzstrukturieren eine Mikrostrukturierung von bis zu 5 Quadratmetern pro Minute erreicht werden.