Verbesserung der Bauteilmaßhaltigkeit beim Fließpressen von Funktionsbauteilen vom Coil durch stoffflussoptimierte Bandlayouts

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492930781

Dem gestiegenen Bedarf nach Leichtbau ist unter anderem durch funktionsintegrierte Bauteile zu entsprechen. Dies bedingt wiederum eine Zunahme der geometrischen Bauteilkomplexität und stellt konventionelle Verfahren der Umformtechnik somit vor Herausforderungen. Vor diesem Hintergrund erweitert die Prozessklasse der Blechmassivumformung durch das Anwenden von Massivumformverfahren auf Blech, häufig in Kombination mit Blechumformverfahren, das umformtechnisch herstellbare Teilespektrum um flächige und funktionsintegrierte Leichtbauteile. Derartige Bauteile werden zum Beispiel im Antriebsstrang von Fahrzeugen eingesetzt und deshalb in hohen Losgrößen benötigt. Aktuell fokussiert ein Großteil der Forschung auf die Blechmassivumformung von vorbeschnittenen Ronden. Eine Produktion vom Coil hat hingegen durch den Teiletransport im Band und dem damit verbundenen Wegfall von taktzeitbegrenzenden Greifersystemen das Potential, die Ausbringungsmenge deutlich zu erhöhen. Die zentrale Herausforderung der Blechmassivumformung ist eine begrenzte Bauteilmaßhaltigkeit aufgrund eines Stoffflusses aus den Funktionselementen. In den Voruntersuchungen wurde identifiziert, dass im Fall einer Produktion vom Band zudem ein anisotroper Materialfluss auftritt. Dieser limitiert die Bauteilmaßhaltigkeit zusätzlich und verhindert die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus der Blechmassivumformung von Ronden auf Band. Aufbauend hierauf ist das Ziel des Forschungsvorhabens, den Einfluss der Bauteilgestaltung auf Blechmassivumformprozesse vom Band durch numerische und experimentelle Untersuchungen zu erforschen. Hierzu werden zwei mehrstufige Vorwärtsfließpressprozesse erarbeitet. An diesen wird durch die Analyse der Wechselwirkungen zwischen den Prozessgrenzen (Bauteilmaßhaltigkeit und Werkzeugbeanspruchung) sowie der Funktionselementgeometrie, Anordnung der Funktionselemente, Orientierung der Bauteile im Band und Werkstückwerkstoff Wissen bezüglich der Fertigung eines breiten Teilespektrums vom Band erarbeitet. Ein weiteres Ziel ist es, die identifizierten Prozessgrenzen durch stoffflussoptimierte Bandlayouts zu erweitern. Hierzu wird in einem kombiniert numerisch-experimentellen Ansatz erforscht, wie durch eine Adaption des Bandinnen- sowie Außenbeschnitts, eines unrunden Beschnitts und einer Anpassung der Stadienfolge der Stofffluss gesteuert wird. Es wird beabsichtig durch diese Maßnahmen dem bandspezifischen anisotropen Stofffluss zu begegnen, um die Maßhaltigkeit der aus Coil gefertigten Bauteile zu steigern. Hierdurch wird die Ressourceneffizienz der Prozesse verbessert, da Nacharbeit zur Erreichung der geforderten Bauteilmaßhaltigkeit entfällt. Durch die Kombination der Erkenntnisse des Forschungsvorhabens wird Wissen über die Gestaltung des Bandlayouts gewonnen und der bisherige erfahrungsbasierte Ansatz zur Festlegung des Bandlayouts ersetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen