EFB-Forschungsbericht Nr. 354

Zusammenfassung

Im Automobilbau nimmt seit einigen Jahren die Variantenvielfalt zu. Aktuelle Trends bei der Entwicklung und Produktion von Grundkomponenten sind die Modularisierung von Baugruppen sowie die Bauteil- und Funktionsintegration, um im internationalen Preiskampf konkurrenzfähig zu bleiben. Nur durch neue innovative Technologien sind der Einsatz von immer höher festen Komponenten und die Befriedigung der wachsenden Qualitätsansprüche in der Blechumformung möglich.

Die neuen Ansprüche haben zu einer Weiterentwicklung der Pressentechnik geführt. Pressen mit leistungsstarken Servo-Antrieben ermöglichen programmierbare und flexible Bewegungsprofile. Bisher wird beispielsweise eine Produktivitätssteigerung durch eine Optimierung der Stößelgeschwindigkeit in der Leerfahrt erzielt. Neuere Entwicklungen fokussieren auf die Optimierung der Kinematik im Umformprozess.

Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes wurden verschiedene Tiefziehverfahren mit Schwingungsüberlagerung auf Servo-Spindelpressen untersucht. Durch die Kissen-Stößel-Pulsation mit schnellen Last- und Richtungswechseln kann das Prozessfenster zwischen Reißer- und Faltengrenze erweitert werden. Im neuartigen Prozess wechseln sich jeweils eine kurze Ziehphase bei geöffnetem Wirkspalt und eine Phase mit geschlossenem Wirkspalt, in der entstandene Falten wieder reduziert werden, zyklisch ab. Dadurch können versagenskritische Lasten und vorzeitige Reißer vermieden werden, so dass beispielweise größere Ziehtiefen erreicht werden.
Trotz der Erweiterung der Umformgrenzen findet das Sonderverfahren kaum Anwendung in der industriellen Praxis. Daher wurde im Forschungsprojekt das Anwendungspotenzial beispielhaft für verschiedene Werkstoffe und Bauteilgeometrien bewertet. Aufgrund der Faltenbildung ist die Kissen-Stößel-Pulsation vor allem für die Umformung von verdeckten Strukturinnenteilen interessant. Das Sonderverfahren soll bewährte Tiefziehprozesse nicht ersetzen, sondern vorteilhaft ergänzen.

Durch die getätigten Forschungsarbeiten konnte die Prognosefähigkeit der Simulation bei der Kissen-Stößel-Pulsation erheblich verbessert werden. Bei der Bearbeitung des Themas hat sich gezeigt, dass die statischen und dynamischen Wechselwirkungen zwischen Prozess und Maschine das Prozessergebnis wesentlich beeinflussen. Erst durch die Berücksichtigung der Maschineneigenschaften konnten optimale Prozesseinstellungen gefunden werden.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

Das IGF-Vorhaben „Erweiterung der Umformgrenzen mit Direktservo-Spindelpressen“ wurde unter der Fördernummer AiF 17058BR 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. 354 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

Kurzfassung
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Symbolverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Entwicklung der Servo-Pressentechnik
2.2 Tiefziehen mit Schwingungsüberlagerung
2.2.1 Möglichkeiten zur Erzeugung von Schwingungen
2.2.2 Pulsierendes Ziehkissen
2.2.3 Kissen-Stößel-Pulsation
2.2.4 Erweiterung der Umformgrenzen
3 Zielsetzung und Lösungsweg
3.1 Forschungsziel
3.2 Angestrebte Forschungsergebnisse
3.3 Innovativer Beitrag der Forschungsergebnisse
3.4 Lösungsweg
4 Experimentelle Ergebnisse
4.1 Messtechnik
4.2 Werkstoffe und Werkzeugtechnik
4.3 Verfahrensvergleich
4.3.1 Vorbetrachtungen
4.3.2 Ergebnisse
4.4 Bewertung der Bauteilqualität und des Maschineneinflusses
4.5 Identifizierung geeigneter Anwendungen
4.5.1 Experimentelle Untersuchungen zur Bauteilgeometrie
4.5.2 Experimentelle Beurteilung der Umformbarkeit
5 Numerische Bewertung
5.1 Kennwertermittlung
5.2 Modellbildung
5.3 Simulationsergebnisse
6 Zusammenfassung
Literaturverzeichnis