TBV - Erweiterung der Verfahrensgren­zen des kombinierten Textil-Blech-Umformvorganges mittels simulationsge­stützer Prozessanalyse

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Zielstellung

Für die Fertigung komplexer Bauteile aus Metallblech und faserverstärktem Kunststoff werden innovative, kostengünstige und prozesssichere Fertigungsverfahren benötigt. Im Serieneinsatz hat die einstufige Prozesskette Kostenvorteile gegenüber anderen mehrstufigen Verfahren. Die sichere Prozessauslegung dafür ist jedoch aufgrund der Komplexität nur numerisch möglich. Ziel des Forschungsprojektes ist die Identifikation und Erweiterung der Verfahrensgrenzen für den kombinierten Textil-Blech-Umformvorgang auf Basis von Simulationsmodellen.

Lösungsweg

Um die ineinandergreifenden Zusammenhänge, welche sich durch die unterschiedlichen Materialdomänen und die angestrebten komplexen Bauteilgeometrien ergeben, abbilden zu können ist eine simulationsgestützte Prozessanalyse notwendig. Voraussetzung für eine Finite-Elemente-Simulation des gemeinsamen Umformprozesses ist die Qualifizierung der Versagensmodellierung beider Materialdomänen, Blech und hybridgarnbasiertes Verstärkungstextil, um anschließend ein gemeinsames Versagensmodell zu erstellen und damit die Verfahrensgrenzen zu definieren. Die entwickelte Methodik zur simulationsgestützten Prozessanalyse und der gezielten Beeinflussung der Verfahrensgrenzen wird abschließend in der Herstellung von komplexen Demonstratorbauteilen abgebildet.

Zur Validierung der Simulationsmodelle und anschließender Herstellung eines Technologiedemonstrators wird im Rahmen des Forschungsprojekts an der Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung und adaptive Steuerungen ein Versuchswerkzeug entwickelt. Der Werkzeugentwicklungsprozess umfasst dabei die Konzipierung und simulative Auslegung des Werkzeuges sowie die konstruktive Umsetzung, Fertigung und Inbetriebnahme.

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Ergebnisse

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Als Ergebnis steht ein Versuchswerkzeug zur Untersuchung des gemeinsamen Umformverhaltens von Metallblech und faserverstärktem Kunststoff zur Verfügung. Stempel und Matrize sind modular aufgebaut und können komplett oder als zweiteiliges Baukastensystem ausgetauscht werden. Das Versuchswerkzeug ist mit integrierter Sensortechnik zur Überwachung von Stempel-, Matrizen- und Niederhalterkraft ausgestatten. Aufgrund des ungenauen Regelverhaltens des Ziehkissens im niedrigen Kraftbereich korrigieren zusätzliche Federpakete zwischen Matrize und Niederhalter die resultierende Niederhalterkraft um einen festen Betrag nach unten. Dies ermöglicht die genaue Regelung einer kleinen Niederhalterkraft im optimalen Arbeitsbereich des Ziehkissens.

Veröffentlichungen

Dittmann, L. ; Finger, P. ; Ihlenfeldt, S. ; Penter, L. : Virtuelle Werkzeugauslegung. In: Umformtechnik.net (2018). Volltext

© Dipl.-Ing. Peter Finger

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Name

Dipl.-Ing. Peter Finger

Umformtechnik

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Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung und adaptive Steuerungen

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