Konventionelle Gewindefertigungsverfahren, wie Gewindebohren oder -formen, nehmen einen hohen Anteil der Bearbeitungszeit eines Bauteils ein. Durch die definierte Gewindesteigung muss die Spindeldrehung mit der Vorschubachse synchronisiert werden. Zusätzlich erfolgt die Rückzugbewegung mit gleichem Vorschub in umgekehrter Drehrichtung. Durch die dadurch resultierenden Zeitverluste aufgrund der erforderlichen Beschleunigungs- und Abbrems­vorgänge ergeben sich hohe Hauptzeiten. Im Rahmen dieses Forschungs­projektes soll für die Aluminiumgusslegierung AlSi10Mg ein prozesssicheres Konzept für das neuartige Helikalgewindeformen entwickelt werden, um hochproduktiv lösbare Fügestellen zu generieren. Dabei bietet der innovative Hochleistungsprozess enorme Zeiteinsparpotenziale im Gegensatz zu konventionellen Gewindeverfahren.

Das grundlegende Ziel ist die Erarbeitung von fundierten Grundlagen­kenntnissen bezüglich des Helikalgewindeformens. Durch die neuartige Kinematik sowie die Werkzeuggestalt müssen Zusammenhänge von der Bearbeitung selbst und dem resultierenden Ergebnis erforscht werden. Dabei steht die Analyse der mechanischen Werkzeugbelastungen sowie der Formprozesse während des Verfahrens ebenso im Vordergrund, wie die Untersuchung der Gewindequalität. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Werkstoffsysteme soll anhand der Messinglegierung CuZn40 demon­striert werden.

In Kooperation mit dem Forschungspartner Lehrstuhl für Werkstoffprüftechnik (WPT) sollen zur Charak­teri­sierung der Innengewinde effiziente Prüfabläufe zur Untersuchung der mechanischen Eigenschaften weiterentwickelt werden, die auf der Grundlage anwendungsoptimierter physikalischer Sensorik bei angemessener Probenanzahl detaillierte Kenntnisse zum quasistatischen und zyklischen Werkstoffverhalten gewährleisten. Ziel der Untersuchungen am WPT ist eine möglichst hohe Aussagekraft über die Gewindequalität und die Versagensmechanismen mit relativ geringem Probenumfang. Hierbei wird insbesondere der Einfluss der beim Helikalgewindeformen entstehenden Räumkanäle und die damit verbundenen Spannungsüberhöhungen bei Belastung sowie der reduzierten Überdeckung auf die mechanische Festigkeit und zyklische Lebensdauer untersucht. Ausgewählte prozessrelevante Bear­beitungsparameter werden variiert und mithilfe der mechanischen Charakterisierungsmethoden vergleichend bewertet. Durch die Rückkoppelung der Ergebnisse in die Fertigung wird eine ressourcenschonende und effiziente Bearbeitung ermöglicht. Zusätzlich werden die Ergebnisse mit konventionell durch Gewindeformen hergestellten Gewinden verglichen, um die Untersuchungsergebnisse einzuordnen.

Die prozessbedingten geometrischen und mikrostrukturellen Eigenschaften der Innengewinde werden mit den mechanischen Eigenschaften korreliert, wodurch eine strukturbasierte Analyse der Schädigungsmechanismen erfolgt, deren Verständnis zur Auslegung optimaler Prozessbedingungen auf Basis eines grundlegenden Prozess-Struktur-Eigenschaft-Verständnisses zwingend erfor­derlich ist.