Strangpressen schraubenförmiger Profile am Beispiel von Schraubenrotoren

Der Einsatz von Schraubenrotoren in Verdrängermaschinen sowie im Bereich der Versorgung stationärer und mobiler Brennstoffzellen gewinnt zunehmend industrielles Interesse. Diese neuartigen Antriebstechniken bringen mehrere Vorteile mit sich: Kompaktheit, Gewichtsreduzierung und zeitgleich höhere Leistungsdichte. Diesen Vorteilen stehen allerdings die hohen Fertigungskosten und der Fertigungsaufwand gegenüber, was den Einsatz dieser Maschinen in Großserie noch erschwert, sodass die industrielle Anwendung von Schraubenrotoren, insbesondere im Automobilbau, noch stark begrenzt ist. In dieser Arbeit werden alternative Umformverfahren für die Herstellung von schraubenförmigen Profilen grundlegend analysiert: das Innenhochdruckumformen, das Verdrehen sowie das Strangpressen. Die Ergebnisse basieren auf experimentellen und numerischen Untersuchungen. Dabei werden die aktuellen Werkzeugentwicklungen, erreichbaren Steigungswinkel und die Konturgenauigkeit dargestellt und diskutiert. Weiterhin werden die Verfahrenscharakteristika verglichen und die damit verbundenen Grenzen hinsichtlich der Fertigungsgeometrie aufgezeigt. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Entwicklung und Untersuchung von zwei neuartigen Verfahrensvarianten des Strangpressens, zum einen im externen Tordieren beim Strangpressen, wodurch der Werkstofffluss mithilfe eines externen Führungswerkzeugs derart umgelenkt wird, dass schraubenförmige Profile erzeugt werden. Zum anderen soll, basierend auf den entwickelten Fließpressverfahren von schraubenförmigen Bauteilen, ein neues Verfahren zum internen Tordieren beim Strangpressen durch eine neuartige Gestaltung von Strangpressmatrizen entwickelt und analysiert werden. Weiterhin sollen die Umformmechanismen bei beiden Verfahrensvarianten analysiert und die Frage beantwortet werden, welche Faktoren die Verdrehung des Werkstoffflusses beeinflussen können.