Bei Stanzprozessen wird die Reibkraft als die wichtigste und auch einzig notwendige Stellschraube für die zuverlässige Vermeidung hochkommender Stanzbutzen ermittelt. Allerdings beeinflussen unterschiedliche Prozessparameter die Reibkraft für die verschiedenen Stahl- und Aluminiumwerkstoffe.
Besonders stark wirkt sich die Matrizengeometrie aus, genauer der Matrizenwinkel. Vor allem muss eine Strategie gegen hochkommende Stanzbutzen immer an den Werkstoff angepasst sein.
https://www.efb.de/efb-forschungsbericht-nr-591.html
Aktualisiert: 2023-05-04
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An Schneidstempeln zum Scherscheiden wird der Zusammenhang zwischen dem Seebeck-Koeffizienten und der Höhe des entstehenden Thermostroms untersucht, der sich auf die Verschleißmenge auswirkt. Mittels modifizierter Beschichtungen kann der fließende Thermostrom verringert und so der adhäsive Verschleiß beeinflusst werden. Besonders angepasste CrN-Schichten mit Aluminium sowie TiAlN-Schichten mit SiC heben den Seebeck-Koeffizienten von Hartmetallen an. Die Auswahl geeigneter Schichtzusammensetzungen bereits in der Prozessplanung trägt dazu bei, frühzeitig der Entstehung von adhäsivem Verschleiß entgegen zu wirken.
https://www.efb.de/efb-forschungsbericht-nr-570.html
Aktualisiert: 2022-02-17
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Das Nachschneiden ist ein Präzisionsschneidverfahren, das durch einfache, kostengünstige Anpassungen im Werkzeug das Restumformvermögen an Schnittkanten deutlich steigern und somit die Kantenrissneigung von Bauteilen senken kann.
Zur bestmöglichen Ausschöpfung des Potentials des zweistufi gen Scherschneidprozesses werden Prozessparameter auf die gegebene Schnittliniengeometrie, den Blechwerkstoff sowie die Blechdicke abgestimmt. Außerdem erlauben modular aufgebaute Scherschneidwerkzeuge die Variation von beeinflussenden Parametern wie Schneidspalt, Nachschneidzugabe oder Schneidkantenradius.
Mit Hilfe eines entwickelten FE-Modells werden vorteilhafte Nachschneidparameter ermittelt und dadurch ohne hohen experimentellen Versuchsaufwand die Herstellung von Bauteilen mit reduzierter Kantenrissempfindlichkeit ermöglicht.
https://www.efb.de/efb-forschungsbericht-nr-562.html
Aktualisiert: 2022-09-01
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Der Einsatz von Verbundwerkzeugen erlaubt es, unterschiedliche Verfahren wie Prägen, Scherschneiden oder Biegen in einem Werkzeugverbund zu integrieren und somit Prozessschritte einzusparen. Jedoch wird der gesamte Prozess in seiner Ausbringung und der Qualität der Bauteile durch das langsamste Einzelverfahren bestimmt.
Durch die Integration eines hydraulischen Weg-Geschwindigkeits-Übersetzers wird die Stempelgeschwindigkeit einzelner Aktivelemente gezielt an die verfahrensspezifi sch optimale Geschwindigkeit angepasst.
Je nach Anwendungsfall ermöglicht die Auslegung des Übersetzers
neben einer Geschwindigkeitserhöhung auch eine -reduzierung um bis zu 60 %, wodurch eine erhebliche Qualitätsverbesserung hinsichtlich des Detaillierungsgrads der Umformung bei konstant gehaltener Hubfrequenz erreicht wird.
https://ble-x.de/mydocs/1649
Aktualisiert: 2022-01-20
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Der Schädigungseintrag in hybride Bleche wird beim „Freistellen durch Messerschneiden“ maßgeblich durch die Verbunddicke im Verhältnis zum Lochdurchmesser und die Haftvermittlerfestigkeit beeinflusst.
Beim „Lochen durch Scherschneiden“ zeigen die Wahl der Anschnittseite und des gewählten Lochverfahrens die deutlichsten Verbesserungspotentiale hinsichtlich der Qualität der Schnittfläche und der Maßhaltigkeit beim Lochen.
Der Prüfstand für den Nachweis einer Delaminationsschädigung der hybriden Verbundpartner beruht auf einer akustischen Klopfprüfung, mit deren Hilfe die Schwingungs- und Dämpfungseigenschaften der Proben ermittelt werden können.
https://ble-x.de/mydocs/1562
Aktualisiert: 2019-10-09
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In einem eigens konstruierten Versuchsstand werden die Verschleißmechanismen Oberflächenzerrüttung und Abrasion auf den Schneidstempel untersucht. Die Auswertung zeigt, dass der Verschleiß bei vorher ermüdeten Stempeln nicht schneller voranschreitet als bei neuen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Die Unterdruckkraft beim Stempelrückhub ist die dominierende Kraft, die hochkommende Stanzbutzen verursachen kann. Die wesentliche Kraft zur Vermeidung ist die Reibkraft zwischen Butzen und Matrize. Mit der genauen Kenntnis der Mechanismen, die zum Phänomen der hochkommenden Stanzbutzen beitragen, kann die Auftretenswahrscheinlichkeit schon vor der Konstruktion eines neuen Scherschneidwerkzeugs abgeschätzt und bewertet werden.
Dies ermöglicht schon bei der Werkzeug- und Prozessplanung, geeignete Abhilfemaßnahmen zur Vermeidung dieser unerwünschten Prozessstörung zu treffen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Beim konventionellen Scherschneiden von Aluminium bildet sich Flitter, der sich als kleine Partikel aus der Schneidzone des Blechs herauslöst und unkontrolliert im Arbeitsraum der Verarbeitungsmaschine verteilt.
Die daraus folgenden Abdrücke und Einprägungen auf den Blechbauteilen führen zur Nacharbeit oder zum Ausschuss bis hin zur Beschädigung der Werkzeugaktivelemente. Mit einem vollkantig drückenden Scherschneidprozess mit offener Schnittlinie und gezielt erzeugten Zugspannungen durch die Vorbiegung des Abfallbutzens wird ein möglichst frühzeitiger Bruch initiiert. So kann die Flitterbildung deutlich reduziert werden.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Zur Verschleißminimierung an der Stempelmantelfläche beim Lochen während des Schnittschlags wird die Durchbruchkraft beim Scherschneiden ermittelt, so dass das Schwingunsverhalten des Stempels simuliert werden kann.
Es zeigt sich, dass sich bei kleinen Kopfspielen (abhängig von Durchbruchkraft und Stempellänge) ein Minimum des Reibweges zwischen Stempelmantelfläche und Blech ergibt. Somit hat ein Schneidstempel mit optimiertem Kopfspiel deutlich verkürzte Riefen als ein fest eingespannter Schneidstempel oder ein Schneidstempel mit großem Kopfspiel.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Die Detektion von Einfallstellen in Simulationsprogrammen wird umfassend analysiert und für Empfehlungen zur Vorgehensweise für den Endanwender mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Softwarehersteller können die in ihren Programmen vorhandenen Tools zur Detektion mit dem geschaffenen Wissen deutlich verbessern bzw. implementieren.
Auch der Einfluss von Geometrieparametern einer Bauteilgeometrie auf die Entstehung und Ausprägung von Einfallstellen wird detailliert untersucht. Zudem wird erklärt, wie diese Einfallstellen entstehen und wie sie durch Änderungen der Bauteilgeometrie vermieden werden können.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Das Projekt untersucht den für die industrielle Fertigung sehr wichtigen Scherschneidprozess und entwickelt ihn für das Schneiden von mehrschichtigen, flächigen Schichtverbunden aus Metall und Polymeren technologisch weiter.
Besonderes Augenmerk wird auf die Vermeidung von Delamination, Kernstauchung oder Reißen der Deckschichten während des Schneidens gelegt, damit es nicht zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Verbundes kommt.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Die Grenzformänderungskurve dient als Bewertungskriterium hinsichtlich der Umformbarkeit der Blechbauteile. Allerdings zeigt diese Methode bei modernen Leichtbauwerkstoffen Schwächen durch eine instabile Prognose und ist bei Werkstoffen mit mehreren gleichzeitig auftretenden parallelen Dehnungslokalisierungen nur bedingt anwendbar.
Neue Auswertemethoden basieren auf dem zeitlichen Verlauf der Umformhistorie. Für die Anwender wird die Sensitivität der resultierenden Ergebnisse bei Prüfung von verschiedenen Werkstoffklassen im zulässigen Rahmen der ISO 12004-2 aufgezeigt, wodurch eine bessere Interpretation der Ergebnisse ermöglicht wird.
Die Grenzformänderungskurve auf Basis der zeitlichen Auswertemethode stellt eine robuste Prozessgrenze dar.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Eine Nomenklatur liefert erstmals die eindeutige Beschreibung von Streifenbildern und teilt ihre zugehörigen Anbindungskonzepte in fünf wiederkehrende Grundtypen ein.
Basierend auf der Deformationshistorie der Grundanbindungen werden sechs Hauptbewegungsfunktionen zwischen Bauteil und Randstreifen identifiziert. Der dafür entwickelte Anbindungsprüfstand misst fünf Bewegungsfunktionen unter Laborbedingungen für die parallel aufgebauten FE-Simulationsmodelle.
Darüber hinaus werden exemplarisch zwei weitere innovative und vielversprechende Anbindungstypen entwickelt und ebenfalls simulativ und experimentell bewertet.
Aus diesen Ergebnissen lassen sich Rückschlüsse auf den Einfluss der Anbindung auf die Randstreifen und das Bauteil während der Umformung ziehen und somit Empfehlungen für die Bewertungsmatrix ableiten, die direkte Hilfestellungen für die Streifenplanung und Auswahl eines funktionalen und wirtschaftlichen Anbindungskonzepts für Folgeverbundbauteile gibt.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Das große Potential des Präge-Scherschneidens im Vergleich zum Normalschneiden zeigt sich neben der Gratfreiheit in den verschleißfreien Untermessern und dem bedeutend geringeren Verschleiß am Obermesser und einem geringeren Kanteneinzug.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Der Sondergusswerkstoff Austempered Ductile Iron (ADI) wird für den Einsatz als neuartiger Werkzeugwerkstoff für Schneid- und Umformanwendungen qualifiziert.
Er zeigt einen ähnlichen Verschleißwiderstand wie einfache Werkzeugstähle, wobei gleichzeitig die Herstellungskosten von höchstem Gusseisen nicht wesentlich übertroffen werden.
Die Formgebungsfreiheit durch den Gießprozess erlaubt zudem eine Vergrößerung bzw. Kombination von Werkzeugeinsätzen. Diese verringerte Segmentierung birgt ein zusätzliches, signifikantes Einsparungspotential bei der Konstruktion, Herstellung und Einarbeitung von Schneid- und Umformwerkzeugen.
Die erarbeiteten Konstruktions- und Gestaltungsrichtlinien sowie die umfangreiche Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ermöglichen einen Einsatz von ADI als Werkzeugwerkstoff ohne unvorhergesehene Risiken für Konstruktion, Werkzeugbau und Kostenplanung.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Der zunehmende Einsatz von höher- und höchstfesten Stählen zur Umsetzung von Leichtbaukonzepten erfolgt meist mit verzinkten Blechgüten um einen besseren Korrosionsschutz zu gewährleisten. Durch diesen Trend kommt es infolge der hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen unter Anderem zu einem verstärkten Auftreten von Zinkabrieb und Zinkanlagerungen in den Werkzeugen. Lagern sich diese Zinkpartikel an der Werkzeugoberfläche an, hat dies erhebliche Auswirkungen auf das tribologische System. Die erhöhte Oberflächenrauigkeit kann zu Reißern führen. Weiterhin kann die Bauteilgüte negativ beeinflusst werden (Druckstellen aufgrund von Zinkanlagerungen). Aktuell gibt es keine systematischen Untersuchungen des Temperatureinflusses für herkömmliche Blech- und Werkzeugwerkstoffe. In diesem Projekt wurde ein Folgeverbundwerkzeug konstruiert, um eine konstant bleibende Temperatur während des Umformvorganges zu ermöglichen. Kombinationen von Blech- und Werkzeugwerkstoffen wurden bei unterschiedlichen Temperaturen quantitativ auf die Zinkabriebmenge getestet. Hierzu erfolgten bei jeder Temperatur 2000 Hübe. Für jede kritische Kombination aus Blech- und Werkzeugwerkstoff wurden fünf Versuche mit unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Mit Hilfe der Methode der total-reflektierenden Röntgenfluoreszenz konnte die Menge von Zinkabrieb auf dem Werkzeugwerkstoff analysiert werden. Eine Tendenz zu geringerem Zinkabrieb bei niedrigeren Umformtemperaturen konnte festgestellt werden. Weiterführende Experimente bei Industriepartnern bestätigten den hohen Einfluss der Temperatur auf den Zinkabrieb.
Mit den neuen Erkenntnissen lässt sich die Prozessstabilität von Pressen (speziell für tiefgezogenen Bauteile) signifikant erhöhen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Für eine Schnellläuferpresse zum Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) mit einer benötigten Schneidgeschwindigkeit von 2 m/s werden acht verschiedene Getriebevarianten und drei Massenausgleichsvarianten getestet. Zu jedem Zeitpunkt der Anlagenentwicklung werden verschiedene Simulationstools für die Starrkörper- und die Finite-Elemente-Analyse in den Prozess eingebunden. Aus dem finalen Getriebeentwurf und der ausgewählten Massenausgleichsvariante wird ein Funktionsmuster der Presse konstruiert, gefertigt und in Betrieb genommen.
Das sechsgliedrige Koppelgetriebe ist für die Umsetzung des Hochgeschwindigkeitsscherschneidens auf mechanischen Pressen sehr gut geeignet. Es bietet viele Auslegungsfreiheitsgrade, die eine Anpassung des Getriebes an die äußeren Bedingungen erlauben. Zudem kann es mittels verschiedener Software entworfen werden und ist in VDI-Richtlinien gut dokumentiert (z.B. [VDI2142]).
Aktualisiert: 2019-10-09
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Um die Rückfederung eines Tiefziehbauteiles zu verringern und bereits in einer frühen Entwicklungsphase berücksichtigen zu können, wird eine Methode aus Versuchen, Simulationen, Modellen und Optimierungen zur Ermittlung geeigneter Werte für die Radien und Winkel der Bögen erarbeitet.
Die daraus abgeleiteten geometrischen Modifikationen am Bauteil verändern seinen Spannungszustand derart, dass sich die Rückfederung deutlich verringert und zudem der Einfluss der Blechchargenschwankungen auf die Rückfederung um 85% reduziert wird.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Im Bereich der Kleinserien- und Prototypenfertigung erlaubt das Kraftformverfahren die Fertigung individueller Blechbauteile mit einfachen Universalwerkzeugen. Jedoch ist, bedingt durch die manuelle Bauteilführung, eine reproduzierbare Fertigung qualitativ gleichwertiger Bauteile kaum bzw. nur mit enormem Aufwand möglich.
Aufbauend auf das Verfahren Kopiertreiben wird der Automatisierungsgrad durch einen Bauteilkatalog mit Standardelementen erhöht. Diese werden variiert, indem neue Geometrien in Standardelemente segmentiert werden.
So können kleine Losgrößen aus bekannten Bauteilen automatisiert und reproduzierbar auf flexiblen und kostengünstigen Maschinen ohne den Einsatz formgebundener Werkzeuge wirtschaftlich hergestellt werden.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Für die Ermittlung der technologischen und werkzeugtechnischen Grenzen beim Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) werden die einzelnen Prozessparameter wie Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Prozesskräfte sowie die notwendige kinetische Energie des Schneidstempels untersucht.
Die hinsichtlich Schneidkraft und Schneidarbeit ermittelten Daten werden vergleichend ausgewertet und fließen in eine Konstruktions- und Anwendungsrichtlinie zur Auslegung von Werkzeugen ein, um künftig optimale Schnittflächen- und Bauteilqualitäten zu erzielen.
Außerdem wird ein Vorschlag zur Erweiterung der aktuellen VDI-Richtlinie 2906 vorgestellt.
Aktualisiert: 2019-10-09
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