Ziel des Forschungsvorhabens war die In-Prozess-Erfassung der Werkstoffverschiebungen beim Blechziehen mit der Bildverarbeitung und die Auswertung der gemessenen Oberflächenkoordinaten durch die experimentell-theoretische Methode der visioplastischen Formänderungs- und Spannungsanalyse. Damit sollten Fehlereinflüsse der herkömmlichen Formänderungsanalysen behoben werden.
Diese berücksichtigen die Umformgeschichte nur näherungsweise, indem möglichst identisch gefertigte Ronden bis zu unterschiedlichen Tiefen umgeformt werden oder indem die Umformung einer Ronde mehrfach unterbrochen und diese entlastet vermessen wird. Auch Fehler durch manuelles Messen z. T . über lokale Störungen hinweg sollten ausgeschlossen werden.
Durch die In-Prozess-Erfassung der Werkstoffverschiebungen in vorgebbaren Zeitschritten kann der instationäre Verlauf eines Umformvorganges und somit seine Umformgeschichte anhand der momentanen Formänderungs- und Spannungszustände wesentlich genauer bestimmt werden als früher. Ferner wird der zeitliche Aufwand für die Probenvorbereitung, Versuchsdurchführung und Auswertung erheblich gesenkt.
Zur Realisierung wurde ein optischer Messkopf und eine benutzerfreundliche und fehlerrobuste Software geschaffen, die eine komfortable Durchführung der visioplastischen Formänderungs- und Spannungsanalyse von der Bildaufnahme bis zur Darstellung der Ergebnisse gestattet. Hierzu wurden in ein bestehendes Bildverarbeitungssystem neue Module hinzugefügt bzw. bestehende erweitert. Dies betrifft im Wesentlichen:
• automatische Kalibrierung des Messkopfes
• Steuerung der Bildaufnahme (zeitgleicher Bildeinzug der Kameras)
• halb- bzw. vollautomatische Kreuzrasterauswertung in Abhängigkeit vom Grad der Verformung des Rasters
• Durchführung der Formänderungs- und Spannungsanalyse
• Darstellung der Ergebnisse
Anhand durchgeführter Versuchsreihen wurden die Vorteile des neuen Systems bei der Ermittlung der Grenzformänderungskurve, der Verfolgung der Umformgeschichte und der Beurteilung von Versagensfällen (Falten, Risse) verdeutlicht.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Der flächenhafte Vergleich und die Analyse von simulierten und gemessenen Geometriedaten bei der Umformung großer Blechbauteile waren Ziel des Forschungsvorhabens.
Es erfolgte die Vorentwicklung einer Messmaschine zur dreidimensionalen Vermessung von Ziehteilen der Größe bis 900x500x200 mm3. Die dabei erreichbaren Genauigkeiten liegen in horizontaler Richtung bei ca. 0,1 mm, in vertikaler Richtung bei ca. 0,2 mm. Die Arbeitsweise beruht darauf, dass die Oberfläche des Ziehteiles segmentweise mit einem photogrammetrischen Messkopf abgefahren wird und die dabei eingezogenen Aufnahmen zu einem Gesamtprojekt zusammengefügt werden. Der wesentliche Vorteil dabei ist der, dass einzelne, nicht zusammenhängende Bereiche, vermessen werden können, ohne die dazwischen liegenden Segmente erfassen zu müssen. Somit kann die Bearbeitungszeit- und Rechenzeit wesentlich reduziert werden.
Mit dem vorgestellten Konzept werden kleine und mittelständische Unternehmen in die Lage versetzt, in der Werkzeugerprobung und stichprobenartig während der Produktion schnell Blechformteile flächenhaft dreidimensional zu vermessen. Es sind dazu keine speziellen Messlehren erforderlich, die die Blechteile durch Aufbringen von Spannkräften erst in eine bestimmte Form zwingen. Weiterhin können mit der gleichen Messeinrichtung lokale Formänderungen zur Einschätzung von Ziehreserven, zur Beurteilung des Werkstoffflusses und der Analyse von Versagensfällen an den umgeformten Teilen ermittelt werden. Das ist sowohl im Werkzeug-Tryout sinnvoll, als auch in gewissen Abständen im Produktionsprozess beim Auftreten großer Chargenschwankungen oder bei Werkzeugverschleiß.
Aktualisiert: 2022-02-08
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