Aktualisiert: 2023-07-02
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Fertigungsverfahren 4
Schlüsselwort: Blechumformen
Fertigungsverfahren 4
Fertigungsverfahren 4
Fertigungsverfahren 4
Fertigungsverfahren 4
Fertigungsverfahren 4
Ganzheitliche Erarbeitung eines Prozessverständnisses von Tiefziehprozessen mit Ziehsicken auf Basis mechanischer und tribologischer Analysen
Im Rahmen der Ressourcenschonung und der Einsparung von CO2 Emissionen nimmt der Leichtbau im Mobilitätssektor eine tragende Rolle ein. Um dem zu begegnen, werden Strategien wie der Stoff- oder Formleichtbau eingesetzt. Zur versagensfreien Produktion von Karosseriebauteilen beim Tiefziehen werden zur Materialflusssteuerung unter anderem Ziehsicken, wulstartige Vertiefungen im Flanschbereich, eingesetzt. Dabei mangelt es an einer ganzheitlichen Beurteilung der Auswirkung einer Ziehsicke auf das mechanische und tribologische System. Das übergreifende Ziel der Arbeit war deshalb die Erarbeitung eines ganzheitlichen Prozessverständnisses und die Beurteilung und Erhöhung der Prognosegüte bei Tiefziehprozessen mit Ziehsickendurchlauf durch systematisch abgeleitete Maßnahmen anhand dreier Werkstoffklassen. Dies fand zweistufig anhand des Modellversuchs Streifenzug mit Ziehsicke und einem Tiefziehversuch mit Ziehsicken statt. Schwerpunkte bildeten die Qualifizierung geeigneter Messmethoden, wie der optischen in-situ Dehnungsmessung um die Prozessanalyse mehrschichtig durchzuführen und Zusammenhänge abzuleiten. Weiterhin wurden die simulative Vorhersage anhand experimenteller Messungen bewertet und durch die Übertragung der Erkenntnisse punktuell dir Prognosegüte verbessert. Im Rahmen einer Validierung an Tiefziehbauteilen konnten die Erkenntnisse übertragen werden und zusätzlich für lineare und konvexe Ziehsickenverläufe differenziert werden. Den Abschluss bilden eine Zusammenfassung und ein Ausblick auf weitere relevante Themen.
Aktualisiert: 2023-03-30
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Fließpressen von Verzahnungselementen an Blechen
Die Umformtechnik ist eine vielversprechende Produktionstechnologie, da sie durch kurze Fertigungszeiten und hohe Materialeffizienz ökologische und ökonomische Vorteile bietet. Gerade durch das Kaltfließpressen wird eine energie- und materialeffiziente Herstellung hochbeanspruchbarer, präziser Stahlbauteile erreicht. Steigende Anforderungen an Bauteile hinsichtlich Festigkeit, Gewicht und Funktionsintegration bringen etablierte umformtechnische Verfahren der Blech- und Massivumformung an ihre Grenzen. Eine Kombination der Verfahrensklassen Blech- und Massivumformung vereint deren spezifische Vorteile, erweitert die Grenzen etablierter Umformverfahren und ermöglicht die Herstellung geometrisch komplexer Bauteile. So sind gewichtsoptimierte (Blech-) Grundkörper mit lokaler Funktionalisierung durch filigrane Nebenformelemente wie Verzahnungen herstellbar. In der Wissenschaft und Technik wird diese Verfahrenskombination als Blechmassivumformung bezeichnet. Im Fokus dieser Arbeit steht die Herstellung blechmassivumgeformter Bauteile durch einen Vorwärts- und Querfließpressprozess. Bislang gelten die erreichbare Bauteilgenauigkeit und die versagenskritische Werkzeugbeanspruchung als maßgebliche Herausforderungen und erschweren eine industrielle Anwendung. Vor diesem Hintergrund zielt diese Arbeit auf die Schaffung eines grundlegenden Prozessverständnisses zum Fließpressen filigraner Verzahnungselemente am Beispiel von Lauf- und Sperrverzahnungen an Blechen ab. Das Prozesswissen bildet die Basis zur Erforschung von Maßnahmen zur Erweiterung aktueller Formgebungsgrenzen.
Aktualisiert: 2020-10-15
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4. Workshop Blechmassivumformung
Das Buch enthält die Veröffentlichungen zu den Vorträgen im Rahmen des Workshops. Diese hatten die neuesten Ergebnisse aus dem DFG-geförderten Transregio 73 zum Inhalt. Die Themen umfassten hierbei sowohl Umformprozesse als auch Aspekte des Verschleißes, der Schädigung, Messtechnik sowie der Simulation. Schlaglichter zu den Beiträgen aus der Wirtschaft, welche die Nutzung der Erkenntnisse in verschiedenen kommerziellen Feldern darstellten, runden den Inhalt ab.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Realisierung schmierstofffreier Tiefziehprozesse durch maßgeschneiderte Werkzeugoberflächen
Ziel der Arbeit war die Realisierung des Trockentiefziehens, da Schmierstoffe und Reinigungsmittel oft umweltschädliche Substanzen enthalten und eine längere Prozesskette zum Beölen sowie zum Reinigen der umgeformten Bauteile nötig ist. Motiviert durch die ökologischen und ökonomischen Potentiale wurde in Umformversuchen die Konsequenzen des Schmierstoffverzichts für einen verzinkten Tiefziehstahl sowie zwei Aluminiumlegierungen analysiert. Erhöhte Reibung und Adhäsionsneigung führte besonders beim direkten Kontakt der Aluminiumlegierungen mit dem Werkzeug zu Verschleiß und Schäden auf der Blechoberfläche. Zur Reibungsreduktion wurden die Werkzeuge unterschiedlich bearbeitet und mit verschiedenen amorphen Kohlenstoffschichten versehen. In Streifenzieh- und Trockentiefziehversuchen wurde gezeigt, dass eine niedrige Werkzeugrauheit unabhängig vom Blechwerkstoff zu vorteilhaftem tribologischen Verhalten führt. Eine Wolframdotierung der Schichten wirkt hingegen negativ auf das Verschleißverhalten. Der Einfluss lasergenerierter Mikrostrukturen hängt von deren Tiefe und Flächendeckungsgrad ab. Es wurden tribologische Wirkzusammenhänge unter trockenen Kontaktbedingungen abgeleitet und gezeigt, dass Trockentiefziehen abhängig von Kontaktpartnern und Oberflächenmodifikationen realisierbar ist.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Fertigungsverfahren 4
Simulative Auslegung der Spann- und Fixierkonzepte im Karosserierohbau
Diese Forschungsarbeit untersuchte, welche Werkstoff- und Prozessfaktoren einen signifikanten Einfluss auf die Maßhaltigkeit von Baugruppen haben. Hauptziel dieser Arbeit war die Erarbeitung von Ursachen-Wirkungs-Zusammenhängen zur simulativen Auslegung der Spann- und Fixierkonzepte von Baugruppen. Das Resultat ist eine baugruppenunabhängige Methodik, mit welcher sich der Einfluss von schwankenden Fügestationsparametern abschätzen lässt. Handlungsempfehlungen in Form von Prozessfenstern zur zukünftigen Gestaltung von Baugruppen mit geringeren Formabweichungen wurden generiert.
Eine Verbesserung der Maßhaltigkeit von prinzipiellen und realen Karosseriebaugruppen konnte durch die Optimierung von statistisch verteilter Eingangsgrößen der Spann- und Fixierprozesse erreicht werden. Veränderungen des Spann- und Fixierkonzeptes sind im Vergleich zu Werkzeugänderungen kostengünstiger. Aufgrund dieses Einsparpotentials wird das Thema in Zukunft ihre hohe Bedeutung behalten.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Herstellung von Nebenformelementen unterschiedlicher Geometrie an Blechen mittels Fließpressverfahren der Blechmassivumformung
Gesellschaftliche und politische Forderungen nach einer Reduktion der Umweltbelastung durch effiziente Herstellungsverfahren und gewichtsoptimierte Bauteile führen konventionelle Fertigungstechnologien der Umformtechnik an die Grenzen ihrer Möglichkeiten. Ein Ansatz dieser Herausforderung zu begegnen, ist die Nutzung sogenannter Blechmassivumformverfahren, die eine energie- und kostenoptimierte Herstellung hoch integrierter, dünnwandiger Funktionsbauteile ermöglichen. Vor diesem Hintergrund wird die Zielsetzung verfolgt, notwendiges Wissen zu schaffen,
um die gewünschten Formelemente verschiedenster Geometrie prozesssicher durch Fließpressen an Blechen herstellen zu können. Hierfür werden ein Vorwärts- und ein Querfließpressprozess zur Ausformung von Zahn- und Mitnehmergeometrien
ausgelegt. Beide Prozesse werden numerisch sowie experimentell untersucht, um Einflussgrößen auf das Prozessergebnis zu identifizieren und zu analysieren. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend Maßnahmen erforscht
und bewertet, um Herausforderungen bei der Bauteilausformung zu lösen.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Steuerung von Blechmassivumformprozessen durch maßgeschneiderte tribologische Systeme
Steigende Anforderungen in der Industrie beispielsweise in Hinblick auf verkürzte Prozessketten, eine erhöhte Funktionsintegration oder ökologische Aspekte führen dazu, dass die konventionellen Verfahren der Blech- und Massivumformung an ihre Grenzen stoßen. Ein Lösungsansatz zur Erweiterung der Prozessgrenzen ist die Kombination beider Verfahrensklassen in der sogenannten Blechmassivumformung. Eine derartige Kombination resultiert in einem simultanen Auftreten von Bedingungen aus der Blech- und der Massivumformung. Dies führt wiederum zu einem unkontrollierten Stofffluss und einer reduzierten Bauteilqualität. Im Rahmen der Arbeit wurden globale Stoffflusssteuerungsmethoden über eine lokale Einstellung der tribologischen Bedingungen erforscht und im Hinblick auf ihre Wirksamkeit verifiziert. Um dies zu realisieren, wurden die tribologischen Wirkmechanismen der modifizierten Werkzeug- und Werkstückoberflächen identifiziert, um unabhängig vom in der Arbeit untersuchten Parameterraum, den Einsatz der Methoden für die Blechmassivumformung zu ermöglichen.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Rückfederungsreduzierung durch simulationsbasierte Methodenoptimierung in der Blechumformung
Bisherige Bemühungen zur Reduzierung der Rückfederung von Blechbauteilen begrenzten sich hauptsächlich auf die Gestaltung der letzten Formgebungsstufe. In der vorliegenden Arbeit wird ein innovativer Ansatz zur Erhöhung der Maßhaltigkeit durch die Modifikation der Vorziehstufe untersucht. Dabei wird auf Grundlage eines beispielhaften Industriebauteils ein Demonstrator mit einer offenen und einer geschlossenen Kontur entwickelt. Durch die Abbildung der Herstellungsmethode in der Simulation (FEM) lässt sich die Rückfederung beurteilen. Durch die Charakterisierung des Werkstoffverhaltens wird die Qualität der Simulation gesteigert, da die Materialkennwerte (Fließkurve & Grenzformänderungskurve) für die Simulation genauer spezifiziert werden können. Es erfolgt die Variation der Vorziehstufe hinsichtlich geometrischer (Radius & Grad der Vorziehstufe) und prozesstechnischer Parameter (Niederhalterkraft & Schließabstand), sodass nach der Auswertung der Rückfederungsergebnisse Gestaltunghinweise erarbeitet werden. Die Validierung der Simulationsergebnisse wird vorgenommen, indem die Bauteile real hergestellt werden. Dadurch ist es möglich, die Rückfederungen der Simulation und der realen Herstellungsmethode zu vergleichen und die Gestaltungshinweise zu bewerten.
Aktualisiert: 2021-09-10
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Fertigungsverfahren 4
Analyse des tribologischen Größeneffektes beim Blechumformen
ln dieser Arbeit wurden skalierte Streifenziehen mit doppelter Umlenkung und Tiefziehen experimentell durchgeführt. Aus den experimentellen Daten wurden die größenabhängigen Reibfunktionen ermittelt. Sie wurden in die FEM-Simulation implementiert, um die größenabhängige FEM-Simulation für die Blechumformung zu realisieren, sodass die durch die numerische Berechnung ermittelten Stempelkraft-Weg-Verläufe den experimentellen Verläufen besser entsprechen. Die Reibfunktion beim Tiefziehen wurde bei der Simulation für das Tiefziehen rechteckiger Werkstücke eingesetzt. Durch die Analyse der Ursachen des tribologischen Größeneffekts ist festzustellen, dass die Schmiertaschen-Theorie beim Tiefziehen auch gilt.
Aktualisiert: 2020-02-17
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