EFB-Forschungsbericht Nr. 354
Erweiterung der Umformgrenzen mit Direktservo-Spindelpressen

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil Reimund Neugebauer, PD Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel, Dipl.-Ing. Sebastian Kriechenbauer, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz
56 Seiten (sw, 29 teils farbige Abb.)
ISBN: 978-3-86776-392-9
Preis (Digital) EUR 45,86
Preis (Print) EUR 57,00
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