Nahajajo se v številnih gospodinjskih aparatih, v gradbeni tehniki, v neštetih cevnih in hidravličnih sistemih: majhni, cilindrični deli, ki se izdelujejo v procesih globokega oblikovanja. Pri preoblikovanju je material močno obremenjen, kar lahko povzroči neželeno razširitev, poškodbe površine in celo razpoke. Ultrazvokovne vibracije zmanjšujejo trenje v materialu in pri stiku z orodji.
Že dlje časa je znano, da ultrazvok pri globokem oblikovanju zmanjšuje trenje in tako ščiti tako orodja kot material. Tudi potencial za varčevanje z energijo, ki izhaja iz manjših sil, bi proizvajalci cevi in priključkov (povezovalni materiali) radi izkoristili. Vendar je ekipi pod vodstvom M.Sc. Martina Mädla uspelo obvladati tipične udarne obremenitve v industrijskih procesih preoblikovanja. Do sedaj je bila učinkovita uporaba ultrazvoka mogoča le v skoraj statičnih laboratorijskih postavitvah.
Vsaj 20 odstotkov manj trenja
Za vzbujanje vibracij so aktivni deli orodja, kot so bat in matrica, prav tako primerni kot tudi pritiskalnik, ki med preoblikovanjem drži pločevino v želenem položaju. Raziskovalci so se odločili za matrico; ta ima največji delež relativnega gibanja pri preoblikovanju. 'V matriki je največ možnosti. 20 odstotkov zmanjšanja trenja smo že dosegli, vendar vidimo še dodatni potencial,' poudarja Mädla.
Preoblikovanje se običajno izvaja v zaporedju več stopenj, regulirano s procesno silo, ki jo prenaša del. Pri zmanjšanem trenju je mogoče v eni sami stopnji globoko oblikovati precej dlje, ne da bi poškodovali material. Tako zadostujeta na primer dve namesto treh konvencionalnih stopenj preoblikovanja. Zmanjšano trenje pomeni tudi manj toplote, kar omogoča višje število dvigov, podaljšuje čas trajanja orodij in preprečuje zgoščevanje uporabljenih maziv.
Prenos v prakso, korist za elektromobilnost, prijava patenta
Za hiter prenos v podjetniško prakso Fraunhofer IWU še naprej spodbuja svoje aktivnosti. Trenutno je osredotočen na ultrazvokovno globoko oblikovanje ohišij celic, ki so potrebna v visokonapetostnih baterijah električnih vozil. Cilj so večji formati celic, ki bolje izkoriščajo prostor in zagotavljajo večje dosege zahvaljujoč povečani energijski gostoti. Prijava za patent VibroDraw (EPA WO2025/012830 A1) je že bila opravljena.
Uspešen vzor: VibroCut
Vzor za prenos vibracijske spodbude na procese globokega oblikovanja je spin-off iz Fraunhofer IWU: VibroCut se osredotoča na vibracije v procesih obdelave, da zmanjša obdelovalne sile in obrabo orodij.
Kontakt:
