PreMuM - Energieeffiziente Pressen durch neuartiges Multi-Material-Design
Teilprojekt: SiLEPre - Simulationsgestützte Vorgehensweise zur technologischen und wirtschaftlichen Bewertung von Leichtbaumaßnahmen im Pressenbau
| Laufzeit: | 08/2013-03/2016 |
| Finanzierung: | ZIM | AiF |
| Bearbeiter: | |
| Kooperation: | Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH |
Projektziel
Die Umformtechnik ist ein wichtiger Bereich der Fertigungstechnik und vereint hohe Stückzahlen mit hoher wiederholbarer Genauigkeit bei gleichzeitig geringen Stückkosten. Pressen bilden dabei den Kern der Umformmaschinen. Die erforderlichen hohen Steifigkeiten der Maschinenkomponenten werden derzeit durch eine massive Stahlbauweise und den damit verbundenen hohen Materialeinsatz erreicht, woraus hohe Antriebsenergien resultieren. Im Gegensatz zum breitbandigen Einsatz von faserverstärkten Kunststoffbauteilen in der Luftfahrt- und Automobilindustrie ist deren Verwendung im Werkzeugmaschinenbau kaum verbreitet. Im Rahmen des beantragten Vorhabens erfolgt die Entwicklung eines neuartigen Leichtbau-Pressenstößels in moderner Faserverbund-Metall-Mischbauweise, der zur signifikanten Reduzierung von Betriebskosten bei Pressprozessen führen soll. Begleitend erfolgt die Erarbeitung eines Berechnungstools, das eine präzise Vorhersage der leichtbaubedingten Auswirkungen auf die Maschinendynamik und Produktivität, in Abhängigkeit der spezifischen Prozess- und Maschinenparameter, erlaubt. Das Berechnungstool bildet so die Basis für eine erfolgreiche Verwertung der neuen Stößelbauweise.
Projektergebnisse
Im Rahmen des Vorhabens erfolgte die Erarbeitung eines Berechnungstools, das die Vorhersage leichtbaubedingter Auswirkungen auf die Maschinendynamik und Produktivität, in Abhängigkeit der Prozess- und Maschinenparameter, erlaubt. Auf Grundlage einer systematischen Analyse relevanter Umformprozesse wurde eine Datenbank erstellt, welche eine realitätsnahe Belastung des Modells bereits in Entwicklungsphase der Maschine ermöglicht. Mit dem allgemeinen Maschinenmodell steht ein Analysewerkzeug zur einfachen Einbindung von Leichtbaukomponenten durch Parametrierung von Massen und Steifigkeiten aus FE-Simulationen oder Messungen zu Verfügung. Die Leichtbaumaßnahmen wirken sich eher gering auf den Energieverbrauch aus. Am Versuchsträger konnte eine Verbesserung des Wirkungsgrades um 2% bei einer Verringerung der Antriebsmassen um 30% berechnet werden.
Gewichtreduktion im Antriebsstrang und Auswirkungen auf Wirkungsgrad
Der größere Vorteil wird in der Steigerung der Maschinendynamik und damit der Maschinenproduktivität gesehen. Dies konnte für verschiedene Pressentypen nachgewiesen werden und gilt besonders für servomechanische Pressen mit angepassten Stößelwegverläufen und den Pendelhubbetrieb.
Durch die Überarbeitung des Versuchsträgers steht jetzt eine servo-mechanische Presse zur Verfügung welche aufgrund der Modularität und der skalierten Größe die preiswerte Untersuchung von Leichtbaukomponenten ermöglicht.
Versuchsträger Servokurbelpresse am Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik
Veröffentlichungen
| Ihlenfeldt, S. ; Finger, P. : Simulationsgestützte Analyse von Leichtbaumaßnahmen im Pressenbau. 2017. – Präsentation, Fachsymposium "Intelligenter Leichtbau" - InTec 2017 |