Nacházíte se v mnoha domácích spotřebičích, ve stavební technice, v nesčetných potrubních a hydraulických vedeních: malé, válcové díly, které se vyrábějí v procesech hlubokého tažení. Při tvarování je materiál silně zatěžován, což může vést k nežádoucímu rozšíření, poškození povrchu a dokonce i prasklinám. Pomoc přinášejí ultrazvukové vibrace, které výrazně snižují tření v materiálu a v kontaktu s nástroji.
Že ultrazvuk při hlubokém tažení může snižovat tření a tím šetřit jak nástroje, tak materiál, je již delší dobu známo. Také potenciál úspory energie, který vyplývá z nižších sil, by výrobci potrubí a spojovacích materiálů rádi využili. Teprve týmu kolem M.Sc. Martina Mädla se podařilo ovládnout typické nárazové zatížení v průmyslových tvarovacích procesech. Dosud bylo efektivní využití ultrazvuku možné pouze v téměř statických laboratorních uspořádáních.
Minimálně 20 procent méně tření
Pro vibrační excitaci přicházejí v úvahu aktivní části nástrojů, jako jsou raznice a matrice, stejně jako držák, který během tvarování udržuje plech v požadované poloze. Výzkumníci se rozhodli pro matrici; má největší podíl na relativním pohybu při tvarování. „V matrici je nejvíce co získat. 20 procent snížení tření jsme již dosáhli, ale vidíme zde určitě další potenciál,“ zdůrazňuje Mädla.
Regulováno procesní silou přenositelnou z obrobku, probíhá tvarování obvykle v několika po sobě jdoucích krocích. Při sníženém tření lze v jednom kroku hluboce tažit výrazně dál, aniž by došlo k poškození materiálu. Například stačí dva místo tří konvenčních tvarovacích kroků. Snížené tření znamená také méně tepla, což umožňuje vyšší počty zdvihů, prodlužuje životnost nástrojů a zabraňuje karbonizaci použitých maziv.
Přenos do praxe, přínos pro elektromobilitu, podání patentu
Pro rychlý přenos do podnikatelské praxe posouvá Fraunhofer IWU své aktivity dále. Aktuálně je zaměřen na ultrazvukové hluboké tažení obalů článků, které jsou potřebné v vysokonapěťových úložištích bateriových elektrických vozidel. Cílem jsou větší formáty článků, které lépe využívají prostor a díky zvýšené energetické hustotě zajišťují delší dojezd. Podání patentu na VibroDraw (EPA WO2025/012830 A1) již proběhlo.
Úspěšný vzor: VibroCut
Vzorem pro přenos vibrační excitace na procesy hlubokého tažení je spin-off z Fraunhofer IWU: VibroCut se zaměřuje na vibrace v procesech obrábění, aby snížil pracovní síly a opotřebení nástrojů.
Kontakt:
