Modellierung von Werkzeugbahnen für das Erzeugen prozessangepasster Platinen mittels eines Kraftformers
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Treiben von Blech ist bis heute ein handwerklich geprägtes Verfahren. Gegenüber der Antike hat zwar eine Mechanisierung der Kraftaufbringung stattgefunden, die Zustellung von Werkstück und Werkzeug erfolgt aber noch immer von Werkern. Mit Hilfe einer kleinen C-Gestellpresse, einem so genannten Kraftformer, können mittels spezieller Werkzeugeinsätze Werkstücke gezielt gestreckt oder gestaucht werden. Zu diesem Arbeitsprozess existierten bislang keine wissenschaftlichen Erkenntnisse. In diesem Projekt wurden die Erkenntnisse aus den grundlegenden Untersuchungen zu den Prozessen Strecken, Anstauchen und Flachprägen mittels Kraftformer fortgeführt und vertieft. Mit den Verfahren Strecken und Anstauchen lassen sich Platinen gezielt lokal ausdünnen bzw. aufdicken. Das Flachprägen führt zu einem Ansteigen der Dehngrenze im behandelten Bereich. Die Prozesse wurden analysiert und in ihre Grundeinheiten zerlegt. Aus der Kenntnis der Auswirkungen eines einzelnen Umformschrittes wurde die Gesamtveränderung an einem Ort vorhergesagt. In der Realität wird allerdings ein Anforderungsprofil vorliegen. Hierzu wurde ein System zur Ableitung eines Bearbeitungspfades unter der Einhaltung von Restriktionen erarbeitet. Hierzu wurde ein Programm zur Berechnung eines Bearbeitungspfades entwickelt. Die Programmierung wurde für die verschiedenen Prozesse durchgeführt. Neben den Prozessdaten wurden die Werkstoffdaten für eine angepasste Simulation mit berücksichtigt. Das gezielte Einstellen von lokalen Werkstoffeigenschaften ermöglicht einen effizienten Materialeinsatz. Das gewonnene Prozessverständnis der Umformung mittels Kraftformer eröffnet dem Verfahren einen industriellen Einsatz bei vorhersagbaren und reproduzierbaren Ergebnissen. Die Umsetzung kann bereits zu mittleren fünfstelligen Investitionsbeträgen für Kraftformer und Zustelleinrichtung erfolgen. Aus diesen Kraftformerzellen lassen sich durch online-Ergebnisüberwachung und kognitiver Prozessführung weitere Einsatzmöglichkeiten z.B. im Kopiertreiben von 3D-Geometrien entwickeln. Entsprechende Projekte sind bereits in der Erforschung, Umsetzung und Beantragung. Die Möglichkeiten, die sich aus lokalen Werkstoffeigenschaften ergeben, wurden auch in anderen Forschungsprojekten erkannt. So gibt es Projekte sowohl mit verformungsals auch mit thermisch-induzierter Verfestigung, um durch lokale Eigenschaftsunterschiede zum Beispiel Deformationskörper gezielt einfalten zu lassen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Cognitive Driving as a Prospective Manufacturing Method for Individualized Sheet Metal Products. International Conference on Changable, Agil, Reconfigurable and Virtual Production. CARV 2007 - 22-24 July 2007 - Toronto, Canada. (ISBN: 978-0-9783187-0-3)
Scherer D., Hoffmann H., Golle M., Lohmann B., Yang Z., Lueth T. C., Weber S., Markert M.
- Driving Using a Cognitive Method For Production of Customized Sheet Metal Parts. IFAC Workshop on Manufacturing Modelling, Management and Control, 14-16 November, 2007, Budapest, Hungary
Yang,Z.; Scherer, D.; Markert, M; Hoffmann, H.; Lohmann, B.; Lueth, T. C.; Golle, M.; Weber,S.
- Driving as a Flexible Innovative Manufacturing Method for Individualized Sheet Metal Products. International Conference – IDDRG 2009. 1- 3 June 2009 - Golden, CO, USA
Scherer D., Hoffmann H., Lohmann B., Lueth T. C., Golle M., Weber S., Yang Z., Markert M.
- Modellierung des inkrementellen Umformens mittels Kraftformer, Dissertation, Technische Universität München 2010
Hautmann, R.
- Modelling of Tool Paths for the Generation of Process Optimized Blanks by „Kraftformer“-Machine, Abschlußband SPP1146, 2010, Aachen
Hoffmann H., Hautmann R., Scherer D.
