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Werkzeugspule


Kurzfassung

Additiv gefertigte Werkzeugspule für die Magnetumformung


Hintergrund

Werkzeugspulen zur elektromagnetischen Umformung (EMU) von komplexen, 3D geformten Bauteilen werden bisher aus Drähten gewickelt oder durch aufwendige Verfahren wie Fräsen und Drahterodieren gefertigt. Das Fräsen dient dabei zur Fertigung der äußeren Kontur. Durch das Drahterodieren werden die Windungs-strukturen herausgearbeitet, wobei zu beachten ist, dass die 3D-Gestaltung stark eingeschränkt ist.


Lösung

Die Erfindung betrifft Spulen für die EMU und ein Verfahren zu deren Herstellung, wobei der stromführende Spulenkörper durch Verfahren des Rapid Prototyping (Laserschmelzen etc.) additiv gefertigt wird. Dies ermöglicht eine schnelle Anpassung an beliebig komplexe Geometrien. Die Spaltbreite zwischen Spule und Werkstück ist minimal und somit wird eine lokale Ausdünnung oder sogar eine Rissbildung am Bauteil verhindert. Ferner ist die Integration von Kühlkanälen zur Abfuhr der durch die starken Ströme erzeugten Joule´schen Wärme sowie die Integration von Verstärkungselementen möglich, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer führt. Durch den schichtweisen Aufbau ist es auch möglich Hinterschnitte oder Taschen in die Windungen einzubringen, um diese über Einlegen von Formstücken aus elektrisch isolierenden Werkstoffen untereinander und mit dem Spulenkörper zu verbinden.

Erste Prototypen von Spulen wurden gefertigt und getestet.


Vorteile

  • Additive Fertigung: beliebige Form möglich, optimierte Feldgeometrie, hybride Spulen, keine Rissbildung
  • Kühlkanäle: beliebige Form möglich
  • Verstärkungselemente: höhere Lebensdauer

Anwendungsbereiche

Die (EMU) nutzt die Energie eines starken, impulsförmigen Magnetfeldes zur Umformung elektrisch leitfähiger Werkstoffe. Die Magnetfelder werden dabei über Werkzeugspulen in das umzuformende Werkstück eingekoppelt. Die Erfindung ermöglicht eine schnelle Anpassung von Umformspulen für komplexe Geometrien. Auch die Bearbeitung von dreidimensional vorgeformten Halbzeugen ist möglich, wie z.B. das Ausformen enger Radien oder das Kalibrieren der Geometrien von tiefgezogenen Blechbauteilen. Möglich ist auch die Fertigung von hybriden Spulen aus Werkstoffkombinationen, um die oftmals gegenläufigen Anforderungen an eine hohe Leitfähigkeit bei gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit zu erfüllen.

Das neue Verfahren ermöglicht eine reproduzierbare Fertigung von komplizierten Werkzeuggeometrien. Die bisher erforderlichen umfangreichen Handarbeiten, insb. beim Biegen der dreidimensional gestalteten Spulenwindungen, entfallen. Erforderliche Anpassungen oder Änderungen der Windungsgeometrie von Folgewerkzeugen sind in einfacher Weise möglich.


PROvendis GmbH

Dr. Joachim Kaiser
+49.208 94105-23
jk@provendis.info
www.provendis.info
Adresse
Schloßstr. 11-15
45468 Mülheim an der Ruhr



Entwicklungsstand

Prototyp


Patentsituation

  • DE anhängig

Stichworte

Umformen, Magnetumformen, Werkzeugspule, Forming, Magnetic Forming, tool coil, rapid prototyping

Angebot Anbieter-Website


Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr