P 904 – Entwicklung eines Verfahrens zur Materialeinsparung bei der Herstellung rotationssymmetrischer dünnwandiger Behälter

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P904

ISBN: 978-3-946885-00-9 Artikelnummer: P904 Kategorien: ,

Beschreibung

P 904 – Entwicklung eines Verfahrens zur Materialeinsparung bei der Herstellung rotationssymmetrischer dünnwandiger Behälter

Motivation des abgeschlossenen Forschungsvorhabens der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. am Institut für Umformtechnik war die Realisierung von Materialeinsparung bei der Herstellung von rotationssymmetrischen,   dünnwandigen Behältern. Dies wurde durch die Implementierung der Short-Cycle-Stretch-Forming-Technologie (SCS-Technologie) in den momentanen Herstellungsablauf realisiert. In dem Forschungsprojekt lag der Fokus auf Produkten der Massenherstellung, weswegen der Forschungsansatz am Beispiel der 0,5-l-Getränkedose ausgeführt wurde.
Erster Fertigungsschritt eines solchen Produktes ist ein konventionelles Napfziehen, dem entsprechende Fertigungsoperationen folgen (Abstrecken, Beschnitt, etc.). Bei dieser Vorgehensweise findet keine Umformung im Bereich des   Napfbodens statt, weswegen das Material annähernd in seinem Ausgangszustand (Dicke und Verfestigung) verbleibt. Durch die Implementierung der SCS-Technologie in diesen Fertigungsschritt wird ein Vorrecken, zwecks  Materialausdünnung und gleichzeitiger quasi-homogener Verfestigung, vor dem Tiefziehprozess realisiert. Durch die entsprechende Verfestigung wird die Festigkeit des Bodens gesteigert, welche die Festigkeitsminderung durch Abnahme der Blechdicke kompensiert bzw. sogar übertrifft. Die SCS-Technologie wurde am IFU entwickelt und besteht im Wesentlichen aus einem zweiteiligen Werkzeug mit einem Satz charakteristischer Formelemente am Rand der Werkzeughälften. Beim Zusammenfahren des Werkzeuges greifen die äußeren Formelemente des Werkzeuges ineinander.  Durch die dadurch resultierenden Biege- und Reibungsvorgänge wird eine Zugspannung auf den Innenbereich der Platine initialisiert. Es  kommt in diesem Bereich zu einem Fließen des Materials und somit zu einer Ausreckung. In der Tiefziehstufe wird der Cup unter Herausziehen der Platine aus den zusammengefahrenen Formelementen ausgeformt.
In dem Forschungsprojekt konnte die SCS-Technologie zur Herstellung von Grundkörpern der Getränkedose implementiert und eine Materialeinsparung von 8% im Produktboden realisiert werden. Dies entspricht bei diesem Produkt einer  Gesamtmaterialeinsparung von 3%. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. Die Bedeutung dieses Forschungsvorhabens liegt darin, den Herstellungsprozess rotationssymmetrischer Verbrauchsgüter in der Konsum-, Elektronik- und  Automobilbranche durch den Einsatz SCS-Technologie weiterzuentwickeln. Durch die Einsparung des Werkstoffes Stahl werden Ressourcen geschont, die Energiebilanz des Gesamtherstellungsprozesses rotationssymmetrischer Behälter weiter verbessert sowie die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Behältern aus Stahl im Vergleich zu konkurrierenden Werkstoffen (Kunststoffe, Tetra-Pak) signifikant gesteigert.

Veröffentlichung:
2016

Autoren:
M. Liewald, M. Schneider