Fostabericht P 571 - Verfahrensgrenzen und Werkstoffverhalten bei inkrementeller CNC-BlechumformungFostabericht P 571 - Verfahrensgrenzen und Werkstoffverhalten bei inkrementeller CNC-Blechumformung

P 571 – Verfahrensgrenzen und Werkstoffverhalten bei inkrementeller CNC-Blechumformung

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P571

ISBN: 3-937567-76-3 Artikelnummer: P571 Kategorien: ,

Beschreibung

P 571 – Verfahrensgrenzen und Werkstoffverhalten bei inkrementeller CNC-Blechumformung

Formteile aus Stahlblech sind weit verbreitet und werden in Großserie sehr wirtschaftlich durch konventionelle Blechumformverfahren gefertigt. Für die Herstellung von Kleinserien, Einzelteilen oder Großbauteilen aus Stahlblech fehlte bislang eine geeignete Verfahrensalternative, mit der ausgehend vom CAD-Modell in kurzer Zeit und ohne nennenswerten Werkzeugaufwand komplex geformte Blechbauteile hergestellt werden können. Diese Lücke kann durch die im Projekt untersuchte neuartige inkrementelle Blechumformung geschlossen werden. Bei diesem Verfahren wird das Blech fest in einem Universalblechhalter eingespannt. Die Bauteilgeometrie wird durch inkrementelle partielle Umformung mittels eines CNC-gesteuerten universell einsetzbaren Werkzeugkopfes gefertigt. Die bekannten Verfahrensvarianten unterscheiden sich hinsichtlich der Verwendung von Gegenwerkzeugen und der zur Erzeugung des Werkzeugpfades verwendeten Strategien. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass auf diese Weise komplexe Bauteilgeometrien mit mehrachsigen Krümmungen, kleinen Radien, filigranen Nebenformelementen oder schrägen Zargen hergestellt werden können. Dabei können sehr gute Oberflächenqualitäten und ggf. eine hohe örtliche Verfestigung erzielt werden.
Gemeinsam mit Partnern aus der Stahl herstellenden und Stahl verarbeitenden Industrie sowie aus Maschinenbau, Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie wurden im Projekt zunächst anhand verschiedener Prinzipbauteile die Verfahrensgrenzen der als Ausgangspunkt gewählten Umformtechnologie ermittelt. Darüber hinaus wurden anwendungsnahe Musterbauteile aus dem Produktspektrum der Partner hergestellt und die Technologie selbst weiterentwickelt.
Einschränkungen bestanden zunächst für Bauteile mit steilen Zargen, bei denen übermäßige Ausdünnung und eine geringere geometrische Genauigkeit festgestellt wurden. Diesbezüglich konnten mit den im Projekt erarbeiteten Verfahrensmodifikationen erhebliche Verbesserungen erzielt werden. So konnte beispielsweise das Musterbauteil „Verstärkungsstrebe für B-Säule“ trotz bereichsweise senkrechter Zargen mit einer dem Tiefziehprozess ähnlichen Wanddickenverteilung und Geometriegenauigkeit hergestellt werden. Allerdings erfordert die Ermittlung dieser modifizierten Umformstrategien z. Zt. infolge mangelnder Erfahrung noch erheblichen experimentellen Optimierungsaufwand.
Das Verfahren erscheint für die Herstellung von Bauteilen mit schwach bis mäßig geneigten Zargen bei Stückzahlen von „eins“ bis „einigen tausend“ wirtschaftlich erfolgreich einsetzbar. Mit den begonnenen Weiterentwicklungen wird sich der Gestaltungsspielraum erheblich erweitern und außerdem Geometrien ermöglichen, die mit Standard-Verfahren nicht darstellbar sind. Darüber hinaus erscheint innerhalb gewisser Grenzen eine gezielte Einstellung der Blechdickenverteilung denkbar, wodurch neue Möglichkeiten für den Leichtbau eröffnet werden. Weitere Anwendungsbereiche finden sich im Maschinenbau, aber auch in Architektur und Design (z. B. Stadtmöblierung).

Autoren:
G. Hirt, J. Ames, M. Bambach, I. Chouvalova, S. Junk

Veröffentlichung:
2015