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EFB-Forschungsbericht Nr. 334

Entwicklung eines segment-hydroelastischen Niederhaltersystems für Tiefziehprozesse

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Claus-Peter Eckold, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Peter Groche, Dipl.-Ing. Metin Ertugrul, Dipl.-Ing. Frederic Bäcker, Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der Technischen Universität Darmstadt

67 Seiten (sw, 43 teils farbige Abb., 1 Tab)

ISBN: 978-3-86776-371-4

Preis (Digital) EUR 51,00

Preis (Print) EUR 57,00

Zusammenfassung

Tiefziehverfahren gehören zu den wichtigsten Umformverfahren in der Blechverarbeitenden Industrie. Sie finden sowohl in der Großserienfertigung als auch in der Mittel- und Kleinserienfertigung Anwendung. Dabei  werden in der Regel starre Werkzeuge aus Grauguss, Stahl, niedrig schmelzenden Metalllegierungen sowie aus Kunststoff eingesetzt.

Die konventionellen Tiefziehverfahren unter Verwendung starrer Werkzeuge haben einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Dennoch besteht weiterer Optimierungsbedarf, um unter den heutigen Randbedingungen (z.B. Einsatz höher- und höchstfester Werkstoffe, steigende Komplexität der Geometrien und Erhöhung der Ziehverhältnisse) eine Fertigung qualitativ hochwertiger Formteile zu ermöglichen, die bislang nur in mehrstufigen, kostenintensiven Prozessen herstellbar sind. Zudem haben schwankende Systemparameter (z.B. Chargenschwankungen, Blechdickenunterschiede, Produktwechsel) im Einklang mit den genannten Anforderungen starke Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Anwendung. Dies betrifft insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen, die Exklusivität und Individualität ihrer Produkte anstreben.

Bedingt durch die Kundenansprüche besteht ein hoher Preisdruck, wobei der Aufwand für Werkzeuge, insbesondere bei kleinen Serien, ein maßgeblicher Kostenfaktor ist. Wesentliches Werkzeugelement zur Beeinflussung des Werkstoffflusses und der Prozessgrenzen ist das Niederhaltersystem. Um eine Reduzierung des Entwicklungsaufwandes sowie der Einarbeitungsphase von Tiefziehwerkzeugen gewährleisten zu können, ist eine Verbesserung der Niederhaltersystemtechnologie dringend erforderlich. Durch den Einsatz eines segment-hydroelastischen Niederhalters konnten im vorliegenden Projekt die Prozessgrenzen gegenüber der Verwendung eines starren Niederhalters erweitert werden. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

Das IGF-Vorhaben „Entwicklung eines segment-hydroelastischen Niederhaltersystems für Tiefziehprozesse“ wurde unter der Fördernummer AiF 15540N von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 334 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

1 Zusammenfassung des Forschungsvorhabens
2 Ausgangssituation, Ziele und Lösungsweg
2.1 Ausgangssituation
2.2 Stand der Forschung
2.3 Zielsetzung
2.4 Arbeitspunkte
3 Charakterisierung der Blechdickenentwicklung im Flanschbereich (AP1)
3.1 Untersuchte Bauteil- und Zuschnittgeometrie
3.2 Modellbildung (starrer Niederhalter)
3.3 Parametervariation
3.4 Blechdickenverläufe für die Referenzkonfiguration
3.5 Maximale Kontaktspannungen
3.6 Blechdickenentwicklung
3.7 Faltenbildung
3.8 Einfallstellen
4 Auslegung des segment-hydroelastischen Niederhalters (AP2)
4.1 Modellbildung (segment-hydroelastischer Niederhalter)
4.2 Auswertung der FEM Simulationen mit segment-hydroelastischem Niederhalter
4.2.1 Auswirkung auf die Niederhalterkontaktbereiche
4.2.2 Auswirkung auf die Faltenbildung
4.2.3 Auswirkung auf die Blechdickenentwicklung
4.2.4 Auswirkung auf die Geometriehaltigkeit
4.2.5 Beanspruchung des segment-hydroelastischen Niederhalters
5 Konstruktion und Umsetzung des segment-hydroelastischen Niederhalters (AP3)
6 Experimentelle Untersuchungen mit segment-hydroelastischem Werkzeug am Beispiel eines rechteckigen Bauteils aus verschiedenen Feinblechwerkstoffen (AP4)
7 Auswertung der Versuchsergebnisse (AP5)
8 Dokumentation (AP6)
8.1 Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse
8.2 Gegenüberstellung der Ergebnisse mit den vorgegebenen Zielen
8.3 Innovativer Beitrag der erzielten Ergebnisse
8.4 Wissenschaftlich-technischer und wirtschaftlicher Nutzen der Ergebnisse
9 Literatur
10 Im Zusammenhang mit diesem Vorhaben veröffentliche Arbeiten