Mechanisches Stanz- und Umformaggregat mit Servoantriebstechnik
Final Report Abstract
Mithilfe der Neuanschaffung der servoelektrischen Presse zum Stanzen und Umformen wurde in der Forschungseinrichtung die Beantragung und Bewilligung mehrerer Projekte ermöglicht, aus denen derzeit Grundlagen zur Blechumformung und zum Scherschneiden gewonnen werden. Ein Projekt im DFG-AiF-Cluster Trockenscherschneiden diente zur Erforschung von Grundlagen und zur Ableitung von Anwender-Leitlinien für das schmierstofffreie Scherschneiden. Hierbei wurde untersucht, inwieweit eine Adaption des Prozesses durch das Werkzeug oder die Maschine beim trockenen Scherschneiden notwendig ist. Es wurde sowohl der Fall im komplett trockenen Zustand, als auch das Scherschneiden ohne zusätzliche Schmierstoffe, d.h. Blechmaterial mit einer Grundbeölung (Lieferzustand), untersucht. Hierzu war eine Vielzahl von Beschnittoperationen erforderlich, die mit der neuen Presse durchgeführt werden konnten. Als besonders hilfreich hat sich die im Vergleich zu konventionellen mechanischen Pressen hohe Positioniergenauigkeit herausgestellt, mit der Anschnitte und Teilschnitte von Blechen möglich waren. In einem Kooperationsprojekt wurde mit dem Ziel der Rückfederungskompensation eine Technologie zum halbwarmen Umformen in Folgeverbundwerkzeugen entwickelt. Hierbei wurde das Blechgut in-situ mittels Induktion erhitzt und anschließend bei erhöhter Temperatur umgeformt. Die neue Presse auf Basis der Servo-Technologie mit flexibel programmierbarer Stößelkurve hat für dieses Projekt die notwendige Grundlage geschaffen, um die vielzähligen Einflussgrößen zu ermitteln. In dem Projekt konnte dadurch beispielsweise festgestellt werden, dass durch die schnelle Taktung trotz starker Erwärmung bis zur Rekristallisationstemperatur in dem mikrolegierten Stahl keine signifikante Änderung der Mikrostruktur eintritt. In einem aktuellen Kooperationsprojekt wird ein Folgeverbundwerkzeug zum Warmumformen und Presshärten entwickelt, das sich vom Stand der Technik der Presshärtetechnik hinsichtlich der unmittelbaren Austenitisierung vor dem Umformen und außerdem durch die schnelle Taktrate abgrenzt. Dadurch ist jedoch das Produkt empfindlicher für Prozessschwankungen und es bedarf besonderer Maßnahmen, um eine gleichbleibende Produktqualität zu erreichen. Der Lösungsansatz sieht daher eine Prozessregelung vor, bei der Temperaturen, Verweilzeiten und die Stößelbewegung kontinuierlich im laufenden Fertigungsprozess durch einen geschlossenen Regelkreis angepasst werden. Da dieser Ansatz eine für mechanische Pressen unübliche Rastzeit im unteren Totpunkt aufweist und darüber hinaus eine flexible Anpassung der Verweilzeit erfordert, wäre das Projekt ohne die Neuanschaffung nicht zustande gekommen. Durch das Zusammenspiel von thermischer und mechanischer Behandlung und die genaue zeitliche Abstimmung durch die neue Pressentechnologie werden herausragende Produkteigenschaften erwartet, die mit einer konventionellen Prozessgestaltung nicht darstellbar sind. In einem bewilligten DFG-Projekt ist weiterhin die grundlagenorientierte Erforschung des temperaturunterstützten Biegeumformens geplant, das zur allgemeingültigen Modellierung der Rückfederung und von Eigenspannungen dienen soll. Der Effekt der verschiedenen zeit- und temperaturabhängigen Einflüsse wie die der Umformgeschwindigkeit, der veränderlichen Elastizität und des plastischen Fließens beim Abschrecken unter Last soll daher zunächst im Zugversuch charakterisiert werden, bevor die Modellbildung und der Abgleich im Biegeexperiment erfolgt. Die flexible Pressensteuerung dient hierbei zur Einstellung der Dehnrate sowie der Haltezeit bei sonst konstanter Taktung, sodass einzelne Effekte gezielt separiert werden können.
Publications
- Dry shearing of micro-alloyed steels. Key Engineering Materials, 2014, Vol. 622-623, S. 1058-1065
Steinbach, F.; Güner, A.; Tekkaya, A. E.
(See online at https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.622-623.1058) - Experimental and numerical analysis of dry shearing of aluminum 6082. Advanced Materials Research, 2014, Vol. 1018, S. 261-268
Steinbach, F.; Chen, L.; Güner, A.; Tekkaya, A. E.
(See online at https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1018.261) - Warm bending of microalloyed high-strength steel by local induction heating. Forming Technology Forum; University of Twente: Enschede, The Netherlands, 2014, S. 99–104
Löbbe, C.; Becker, C.; Tekkaya, A. E.
- Closed loop springback control in progressive die bending by induction heating. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 2015, Vol. 16, Nr. 12, S. 2441-2449
Löbbe, C.; Hoppe, C.; Becker, C.; Tekkaya, A. E.
(See online at https://doi.org/10.1007/s12541-015-0314-8) - Setting Mechanical Properties of High Strength Steels for Rapid Hot Forming Processes Materials, 2016
Löbbe, C.; Hering, O.; Hiegemann, L.; Tekkaya, A. E.
(See online at https://doi.org/10.3390/ma9040229)
