Manufacturing of integrated cooling channels by Directed Energy Deposition for hot stamping tools with ball burnished surfaces

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dc.contributor.authorKomodromos, Anna
dc.contributor.authorKolpak, Felix
dc.contributor.authorTekkaya, A. Erman
dc.date.accessioned2023-04-28T08:45:01Z
dc.date.available2023-04-28T08:45:01Z
dc.date.issued2022-08-03
dc.description.abstractHot stamping tools require cooling channels, preferably with a high positioning flexibility. Conventionally, these are machined. This represents a disadvantage because of the limited accessibility for milling tools and the low flexibility. By means of the Directed Energy Deposition (DED) process, a flexible design of the cooling channels is possible. Different geometries of cooling channels can be manufactured by DED in order to control the heat balance in the hot stamping tool. In this context an agreement between the additive producibility and the surface fraction of the cooling channels, which contributes to the effective heat at the tool surface, is important. Experimental and numerical analyses demonstrate that a possible configuration in this field is the drop shaped cooling channel. To reduce the surface roughness after the DED process, the tool surfaces are ball burnished subsequently. The resulting roughness and the waviness of the tool surface are reduced but not leveled completely. Texturing of the surface can be applied to in fluence the material flow in the hot stamping process which is implemented by DED. The combination of the described methods allows for manufacturing hot stamping tools with near-surface cooling channels and a global or local adjustment of the surface properties of the tools.en
dc.description.abstractPresshärtewerkzeuge erfordern Kühlkanäle, vorzugsweise mit einer hohen Positionierungsflexibilität. Diese werden üblicherweise gefräst. Dies stellt aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit für Fräswerkzeuge und der geringen Flexibilität einen Nachteil dar. Mit Hilfe des Laserpulverauftragsschweißens (LPA) ist eine flexible Gestaltung der Kühlkanäle möglich. Mittels LPA können unterschiedliche Kühlkanalgeometrien hergestellt werden, um den Wärmehaushalt im Presshärtewerkzeug zu steuern. In diesem Zusammenhang ist eine Abstimmung zwischen der additiven Herstellbarkeit und dem Oberflächenanteil der Kühlkanäle, der zur effektiven Wärme an der Werkzeugoberfläche beiträgt, wichtig. Experimentelle und numerische Analysen zeigen, dass eine mögliche Konfiguration in diesem Bereich der tropfenförmige Kühlkanal ist. Um die Oberflächenrauheit nach dem LPA-Prozess zu reduzieren, werden die Werkzeugoberflächen anschließend glattgewalzt. Die resultierende Rauheit und die Welligkeit der Werkzeugoberfläche werden reduziert, aber nicht vollständig eingeebnet. Die Texturierung der Oberfläche, welche durch das LPA-Verfahren realisiert wird, kann zur Beeinflussung des Werkstoffflusses im Presshärteprozess eingesetzt werden. Die Kombination der beschriebenen Verfahren ermöglicht die Herstellung von Presshärtewerkzeugen mit oberflächennahen Kühlkanälen und eine globale oder lokale Einstellung der Oberflächeneigenschaften der Werkzeuge.de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2003/41355
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.17877/DE290R-23198
dc.language.isoende
dc.relation.ispartofseriesBHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte;167(9)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectAdditive manufacturingen
dc.subjectDirected Energy Depositionen
dc.subjectToolingen
dc.subjectFriction behavioren
dc.subjectHot stampingen
dc.subjectCooling channelsen
dc.subjectAdditive Fertigungde
dc.subjectLaserpulverauftragsschweißende
dc.subjectWerkzeugbaude
dc.subjectReibverhaltende
dc.subjectPresshärtende
dc.subjectKühlkanälede
dc.subject.ddc620
dc.subject.ddc670
dc.subject.rswkRapid Prototyping <Fertigung>de
dc.subject.rswkEnergieaufnahmede
dc.subject.rswkReibungde
dc.subject.rswkHeißprägende
dc.subject.rswkLaserschweißende
dc.subject.rswkAuftragsschweißende
dc.subject.rswkWerkzeugbaude
dc.subject.rswkFormhärtende
dc.titleManufacturing of integrated cooling channels by Directed Energy Deposition for hot stamping tools with ball burnished surfacesen
dc.title.alternativeHerstellung von integrierten Kühlkanälen durch Laserpulverauftragsschweißen für Presshärtewerkzeuge mit glattgewalzten Oberflächende
dc.typeTextde
dc.type.publicationtypearticlede
dcterms.accessRightsopen access
eldorado.secondarypublicationtruede
eldorado.secondarypublication.primarycitationKomodromos, A., Kolpak, F. & Tekkaya, A.E. Manufacturing of Integrated Cooling Channels by Directed Energy Deposition for Hot Stamping Tools with Ball Burnished Surfaces. Berg Huettenmaenn Monatsh 167, 428–434 (2022). https://doi.org/10.1007/s00501-022-01264-wde
eldorado.secondarypublication.primaryidentifierhttps://doi.org/10.1007/s00501-022-01264-wde

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