Beschreibung
Aufgabe des vorliegenden Forschungsprojektes war die Entwicklung eines Verfahrens zur schnellen und kostengünstigen Fertigung von Tief- und Streckziehwerkzeugen für die Blechumformung . Das Grundprinzip des Verfahrens ist, das Tiefziehwerkzeug aus Stahlblechlamellen in vertikaler Anordnung aufzubauen. Ein besonderer Vorteil der Lamellierungstechnik im Vergleich zu anderen Rapid Tooling -Verfahren liegt in der Möglichkeit der Realisierung auch großer Werkzeuggeometrien ohne relevanten zeitlichen Mehraufwand. Flier ist von besonderer Bedeutung die Prototypen- und Kleinserienfertigung auch großer Blechformteile aus hoch- und höherfesten Stahlblechen. Im Hinblick auf eine kurze Prozeß kette sollte ein durchgängiges Rapid Tooling -System von der Konstruktion der Werkstücke und Werkzeuge am CAD-System bis hin zur Fertigung und Optimierung von Prototypbauteilen entwickelt werden. Mit Tief- und Streckziehwerkzeugen einfacher und komplexer Geometrien wurden verschiedene Platinenwerkstoffe mit und ohne Elastomer-Werkstoffzwischenlagen gezogen und die Werkstücke auf Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit untersucht.
Die Ermittlung der prozeßbedingten Beanspruchung der Zwischenlagen erfolgte anhand begleitender numerischer Finite-Elemente-Simulationsrechnungen. Für die Aufnahme der Werkzeuglamellen diente ein selbstentwickeltes Spannrahmenkonzept. Zusätzlich wurde auf programmtechnischer Seite ein Lamellierungsprogramm erarbeitet und innerhalb der Herstellungsprozeßkette in ein kommerzielles CAD-System integriert.
Mit den Forschungsarbeiten konnte die Eignung der vertikalen Lamellierung zur schnelleren Herstellung auch komplexer Blechformwerkzeuge für Prototypen auf Basis konventioneller Tief- und Streckziehverfahren sowie wirkmedienbasierter Verfahren nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurden anhand verfahrensspezifischer Anforderungen geeignete Zwischenlagenwerkstoffe identifiziert, ihre Wiederverwendbarkeit gezeigt und anhand einer Beanspruchungsanalyse insbesondere der Einfluß der Zwischenlagendicke ermittelt.
Das erarbeitete Verfahrenskonzept setzt kleine und mittelständische Unternehmen mit einem begrenzten Blechhalbzeuglager und einem vergleichsweise gering dimensionierten Maschinenpark in die Lage , bei der Herstellung von Musterbauteilen und Kleinserien mitzuhalten.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e. V.
Veröffentlichung:
2001
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. M. Kleiner, Dipl.-Ing. R. Krux