Das Stempel-Preforming in der Binder-Umformtechnik bietet ein großes Potential zur Fertigung komplexer, schalenförmiger Preforms, was ein Schlüsselprozess in der Herstellung von endlosfaserverstärkten Bauteilen darstellt. Ein innovativer Ansatz zur Verbesserung der Preformqualität stellen segmentierte Werkzeugsysteme dar.
Diese Arbeit beschreibt eine systematische Vorgehensweise, die ausgehend von einem Materialsystem und einer Bauteilgeometrie die Prozessstrategie für das Preforming mit einem segmentierten Werkzeugsystem definiert. Die Prozessstrategie umfasst die Werkzeugsegmentierung und -sequenz sowie die Aktivierungszeit und -temperatur. Zur Definition der Prozessstrategie werden unterschiedliche Modelle entwickelt und validiert, die abschließend zu einem systematischen Vorgehen kombiniert werden. Ein vereinfachtes Temperaturmodell ermöglicht in Abhängigkeit der Material- und Kontaktparameter die Berechnung der Start- und End-Umformtemperatur für unterschiedliche Werkzeugsegmentierungen und -sequenzen. Die Stabilität des Preforms erfordert eine ausgeglichene Aufteilung der inter- und intra-laminaren Binderanteile, für deren Bestimmung ein Tränkungsmodell vorgestellt wird. Es lassen sich somit eine minimale Umform- und Aktivierungstemperatur sowie kurze Aktivierungszeit identifizieren. Die Definition der Werkzeugsegmentierung basiert auf einer geometrischen Analyse der Bauteilgeometrie. Die Optimierung der Werkzeugsequenz erfolgt durch eine Kopplung eines FE-basierten Umformmodells mit einem genetischen Algorithmus, der die Faltenbildung im Preform minimiert. Es wird gezeigt, dass komplexere Bauteilgeometrien durch die Definition einer Prozessstrategie für ein segmentiertes Werkzeugsystem im Vergleich zu einem globalen Umformwerkzeug möglich sind.
Aktualisiert: 2020-11-12
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