Alternative Werkzeugtechnik – holzbasierte Umformwerkzeuge

Abstract

Um die Flexibilität in einem Produktionszeitalter zu erhöhen, das durch Massenfertigung und Individualisierung gekennzeichnet ist, und gleichzeitig den geopolitischen Klimazielen gerecht zu werden, sind nachhaltigere Ansätze für die Blechumformung und das Profilbiegen erforderlich, die an die jeweiligen Fertigungsprozesse angepasst sind. Starre, metallbasierte Werkzeugsysteme erfordern große Material- und Energieressourcen, wenn hohe Flexibilität, kleine Losgrößen oder Individualisierung angestrebt werden. Um den Gesamtressourcenverbrauch zu reduzieren und den Klimaanforderungen gerecht zu werden, können nichtmetallische Werkzeugansätze diesen Problemen entgegenwirken und gleichzeitig Flexibilität und Individualisierung beim Profil und Rohrbiegen anstreben. Im Vergleich zu konventionellen Werkzeugansätzen auf Metallbasis können Umformwerkzeuge auf Holzbasis potenzielle Ressourceneinsparungen (z.B. CO2-Fußabdruck) ermöglichen und eine nachhaltige Werkzeugalternative für das Biegen von Rohren und Profilen darstellen. Obwohl die mechanische Leistungsfähigkeit von Holz geringer ist als die von konventionellem Werkzeugstahl, können bestimmte Umformwerkzeuge auf Holzbasis für diese Biegeanwendungen eingesetzt werden. Um Werkzeuge für die Umformung von Verbundwerkstoffen auf Holzbasis auslegen zu können, ist ein tieferes Verständnis der mechanischen Eigenschaften erforderlich. Diese Arbeit gibt einen Prozessüberblick für biobasierte Werkzeugalternativen in einer Machbarkeitsstudie für holzbasierte Werkzeugwerkstoffe, um die mechanische Leistungsfähigkeit von Metallrohren und -profilen für das Rotationsziehen und Freiformbiegen zu untersuchen. Zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit werden verschiedene Verbundstrukturen (Dicke, Orientierung, Basismaterial) und Geometrien für holzbasierte Formwerkzeuge aus Robinie (Robinia pseudoacacia) untersucht. Abschließend wird festgestellt, dass die Ergebnisse ein potenzielles Prozessfenster für holzbasierte Umformwerkzeuge zum Rohr- und Profilbiegen aufzeigen.