Erfassung und Regelung der Kraftverteilung in Tiefziehprozessen

Die wirkenden Kräfte und ihre Verteilung in der Werkstückebene stellen in der Blechumformung wesentliche Prozessbeeinflussende Größen dar. Der hohe Aufwand zur Realisierung einer optimalen Verteilung im Rahmen des notwendigen manuellen Eintuschiervorgang zeugt von der Bedeutung dieser Größen. Die Beurteilung der Bauteilqualität erfolgt in der Regel am fertigen Bauteil, entsprechende Korrekturen werden somit insbesondere im Serienprozess erst nach dem Durchlauf vieler weiterer Bauteile vorgenommen. Die Möglichkeit einer serienprozessfähigen in-process-Erfassung der Verteilung ist bislang nicht bekannt. Im Rahmen der Arbeit wird anhand einer konkreten Werkzeuggeometrie die Frage erörtert, inwieweit die Kraftverteilung zwischen Werkzeugaufnahme und Werkzeug sowie ihr zeitlicher Verlauf geeignete Messgrößen für die Bauteilqualität sein können. Des Weiteren werden fundamentale Wirkzusammenhänge zwischen Werkzeuggeometrie und Verteilung der Kraft identifiziert und damit die Übertragbarkeit auf andere Werkzeuggeometrien
gewährleistet. Im Hinblick auf die mögliche Anwendung dieser Zusammenhänge für einen autonomen Fertigungsprozess wird darüber hinaus auch die Regelbarkeit mittels geeigneter Stellmechanismen untersucht und diskutiert. Zur Beantwortung der Fragen wird ein neuartiges Messsystem genutzt, welches für verschiedene Werkzeuge angewendet werden kann. Simulationen unterstützen hierbei vor allem bei der Ermittlung der notwendigen Anforderungen für die Systementwicklung. Anhand von experimentellen Untersuchungen werden verschiedene Methoden entwickelt, die wirkenden Kräfte zwischen Oberwerkzeug und Stößel sowie ihre Verteilung in einen Zusammenhang.