Lasergestützte Herstellung von Keramik-Stahl-Werkstoffverbundschichten für Werkzeuge der Blechumformung

Der Einsatz von hochfesten Stahlblechen und Aluminiumblechen zur Umsetzung des Leichtbaugedankens im automobilen Karosseriebau stellt nicht nur die Fügetechnik, sondern auch die Umformtechnik vor neue Herausforderungen. Dem hohen abrasiven bzw. adhäsiven Werkzeugverschleiß bei der Blechumformung kann durch konventionelle Verschleißschutzkonzepte nur bedingt begegnet werden. Durch das Laserstrahldispergieren können Werkstoffverbundschichten aus Oxidkeramikpartikeln und den Werkzeugwerkstoffen Kaltarbeitsstahl oder Grauguss auf geometrisch komplexen Umformwerkzeugen erzeugt werden. Diese Schichten kombinieren die günstigen tribologischen Eigenschaften von Keramiken, wie hohe Härte, geringe Festkörperreibwerte sowie hohe Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit, mit der Duktilität metallischer Werkstoffe. Der gradierte Aufbau der Verbundschichten mit zur Oberfläche hin steigender Partikeldichte bietet eine günstige Stützwirkung für die bei der Umformung von höherfesten Stahlblechen besonders belasteten Werkzeugoberflächen. Das hohe Leistungspotenzial dieser Verbundschichten zur Umformung von hochfesten Stahlblechen und Aluminiumblechen bestätigt sich durch Streifenzieh- und Napfziehversuche mit laserstrahldispergierten Modellwerkzeugen.