超音波深抽技術：降低摩擦20%，延長工具壽命

在許多家電、建築技術以及無數的管道和液壓線路中，我們都能看到這些小型的圓柱形零件，它們都是透過深抽製程製造的。然而，在成型過程中，材料會承受相當大的應力，這可能導致不必要的變薄、表面損傷或裂縫等問題。

解決這些問題的關鍵在於超音波振動。這種技術能顯著減少材料內部以及與工具接觸時的摩擦。在VibroDraw製程中，Fraunhofer IWU與MARK Metallwarenfabrik GmbH和DEVAD GmbH合作，成功將超音波振動整合到工業相關的深抽製程中，並實現了每分鐘高達500次的迴圈速率。

超音波技術不僅能降低深抽過程中的摩擦，還能保護工具和材料。對於管道和配件（連線材料）的製造商來說，這種因降低力量而產生的節能潛力也是他們希望利用的。然而，直到M.Sc. Martin Mädlow所帶領的團隊成功控制工業成型過程中典型的突發應力之前，超音波的有效應用僅限於近乎靜態的實驗室設定。

在振動激發方面，主動工具部件如沖頭和模具，以及用於在成型過程中保持金屬板材在所需位置的壓邊圈，都是可行的選擇。研究人員選擇了模具，因為它在成型過程中具有最大的相對運動份額。「模具提供了最大的潛力。我們已經實現了20%的摩擦降低，但我們仍然看到進一步的潛力，」Mädlow強調。

成型通常透過工件傳遞的過程力量進行調節，並分為幾個階段進行。由於摩擦減少，現在可以在單一階段中進行更深的深抽，而不會損壞材料。例如，現在只需要兩個成型步驟，而不是傳統的三個。摩擦的減少也意味著熱輸入的降低，這使得更高的衝擊頻率、更長的工具壽命成為可能，並防止潤滑劑的焦化。

在相同的引數下，如果沒有超音波的支援，金屬會出現裂縫。Fraunhofer IWU正在加速將這項技術轉移到工業中。目前，重點是應用於電動車高壓電池的電池外殼的超音波深抽。目標是實現更大的電池格式，以更好地利用空間，並透過增加能量密度來提供更高的續航里程。VibroDraw的專利申請（EPA WO2025/012830 A1）已經提交。