1 Einleitung

Die Blechumformung gehört in der durch den Automobilbau geprägten deutschen Industrie zu den bedeutendsten Fertigungsverfahren. Neue Werkstoffe und komplexere Bauteile machen im Spannungsfeld zwischen Kosten, Bauteilqualität, Prozeßsicherheit, Verfahrensgrenzen, Ausbringung und Umweltverträglichkeit intensive Forschungsarbeiten erforderlich, um neue Fertigungsverfahren zu entwickeln und bestehende zu optimieren [1-6].
Beim Karosserieumformen hat sich neben den plastomechanischen Werkstoffeigenschaften die Tribologie als eine wesentliche Einflußgröße erwiesen [7]. Während der Umformung muß niedrige Reibung zwischen Blech und Werkzeug sicherstellen, daß hohe Umformgrade ohne Reißen des Bleches erreicht werden. Je nach Bauteilgeometrie kann es erforderlich sein, die Reibung in einzelnen Bereichen des Werkzeugs gezielt zu erhöhen, um den Materialfluß und die Blechdicke zu steuern. Das tribologische System (Blech, Werkzeug, Schmierstoff und Umgebungsmedium) legt fest, in welchen Grenzen der Ziehprozeß beeinflußt werden kann und wie störend sich Schwankungen in den Prozeßbedingungen auswirken.
Neue Entwicklungen von Werkzeugbeschichtungen und Schmierstoffen haben bereits zu deutlichen Fortschritten geführt [8]. Für Bleche wurden Verfahren entwickelt, um Oberflächenstrukturen mit Mikroschmiertaschen zu erzeugen, die den Schmierstoff während der Umformung in der Oberfläche halten und bei hoher Beanspruchung als Schmierstoffreservoir dienen.
Als schwierig erweist sich die Optimierung der mit diesen Verfahren herstellbaren Topografien, da zur Zeit nicht bekannt ist, welche geometrischen Eigenschaften eine aus tribologischer Sicht optimierte Topografie aufweisen sollte (Bild 1).

Bild 1: Forschungsthemen auf dem Gebiet der Topografie von Umformblechen

Voraussetzung zur Weiterentwicklung der Topografien sind Methoden zur Beurteilung der tribologischen Eigenschaften.
Die Untersuchung der Topografie im Realprozeß bietet übertragbare Ergebnisse, ist aber zum einen sehr aufwendig und zum anderen durch die geringe meßtechnische Zugänglichkeit eingeschränkt. Im Gegensatz dazu lassen sich Rauheitsmessungen mit geringem Aufwand durchführen, es liegen aber nur wenige Erkenntnisse darüber vor, wie das tribologische Verhalten anhand von Rauheitskenngrößen beurteilt werden kann. Tribologische Modellversuche liegen bezüglich Übertragbarkeit und Aufwand zwischen Realteilversuchen und der Oberflächenvermessung und bieten die Möglichkeit, die tribologischen Mechanismen unter verschiedenen Beanspruchungsbedingungen zu untersuchen. Widersprüchliche Ergebnisse verschiedener Anlagen haben jedoch gezeigt, daß die Übertragbarkeit auf den Realprozeß nicht immer gegeben ist.
Wenn es gelingt, durch den parallelen Einsatz mehrerer Methoden und den Vergleich der Ergebnisse ein verbessertes Verständnis über die Wirkungsweise der Topografie zu erlangen, dann können daraus sowohl geeignetere tribologische Prüfmethoden als auch geeignetere Oberflächen-Meßmethoden abgeleitet werden. Diese Methoden bieten dann eine Basis zur Entwicklung, Auswahl und Optimierung sowie zur eindeutigen Beschreibung der Topografie von Blechen.