Arbeitsgruppe Blechformteile

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Laura Conrads

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In der Arbeitsgruppe Blechformteile werden neben klassischen Blechumformprozessen, wie Tiefziehen und Biegen, auch innovative Verfahren, wie die Kombination aus Streckziehen und Inkrementeller Blechumformung, untersucht. Letztere eignet sich besonders für die wirtschaftliche Fertigung von Kleinserien. Ergänzend wird die Finite Elemente Methode eingesetzt, um Blechumformprozesse auszulegen und zu optimieren.

 
 

Lokale Wärmebehandlung kaltverfestigter Stähle

Lokal und global wärmebehandelte Crashboxen nach Fallturmversuch Urheberrecht: ILT Lokal und global wärmebehandelte Crashboxen nach Fallturmversuch

Aktuelle Leichtbaukonzepte fördern die Nachfrage nach höherfesten Stählen, die gleichzeitig eine ausreichende Umformbarkeit bieten. Die Kombination von Kaltverfestigung und anschließender lokaler Wärmebehandlung stellt eine vielversprechende Alternative dar, um die Eigenschaften niedriglegierter Stähle entsprechend anzupassen. Dieser Ansatz kann neben der Erhöhung der Umformbarkeit von Halbzeugen dazu genutzt werden, die Eigenschaftsverteilung im Blech optimal an die Funktion des späteren Bauteils anzupassen. Im Rahmen des gemeinsamen Forschungsvorhabens vom Institut für Bildsame Formgebung und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik werden am Beispiel einer Crashbox zunächst mittels FE-Simulationen lokale Entfestigungsstrategien entwickelt, die die Energieabsorptionsfähigkeit erhöhen. Dynamische Fallturmversuche an realen Crashboxen bestätigen, dass der Stauchweg verglichen mit einer vollständig wärmebehandelten Crashbox um 28 % reduziert und so Gewicht eingespart werden kann.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Laura Conrads.

  Verbesserung der Crashperformance
 
 

FE-Simulation mehrstufiger Biegeprozesse

Biegezentrum eines Stanzbiegeautomaten Urheberrecht: Phoenix Feinbau GmbH & Co. KG Biegezentrum eines Stanzbiegeautomaten

Die Stanzbiegetechnologie wird genutzt, um komplexe Biegeteile, beispielsweise für die Elektrotechnik, herzustellen. Die Auslegung von Stanzbiegeprozessen erfolgt meist erfahrungsbasiert und wird durch experimentelle Referenzversuche begleitet. Ziel des Kooperationsprojekts mit der Phoenix Feinbau GmbH & Co. KG ist die Erstellung von FE-Modellen zur Beschreibung der Fertigung von Stanzbiegeteilen mit federnden Eigenschaften. Einen Schwerpunkt stellt dabei die Aufbereitung der Materialdaten von hochfesten Federstählen mittels inverser Modellierung unter Biegelast dar. Weiter werden experimentelle Untersuchungen zur korrekten Beschreibung der FE-Randbedingungen durchgeführt. Die erarbeiteten und validierten FE-Modelle werden anschließend genutzt, um unterschiedliche Einflussfaktoren im Stanzbiegeprozess auf das Biegeergebnis zu untersuchen und zu bewerten.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Marvin Laugwitz.

 
Rückfederungssimulation beim mehrstufigen Biegen
Rückfederungssimulation beim mehrstufigen Biegen
 
 

Flexible Herstellung von Blechformteilen

Fertigung Wartungsklappe Airbus A320 überlagert mit Darstellung der Geometriegenauigkeit Urheberrecht: IBF Fertigung Wartungsklappe Airbus A320 überlagert mit Darstellung der Geometriegenauigkeit

Viele Anwendungsbauteile enthalten Formelemente, die durch Abkant- oder Kragenziehoperationen gefertigt werden. Die Herstellung dieser Formelemente mittels Inkrementeller Blechumformung, kurz IBU, kann auf dem Blechbearbeitungszentrum in einfacher Weise in den Fertigungsablauf integriert und so die gesamte Prozesskette der Bauteilfertigung in derselben Einspannung durchgeführt werden. Die Vorteile dieser Prozessintegration werden beispielhaft anhand eines an die Wartungsklappe des Airbus A320 angelehnten Bauteils demonstriert. Zunächst wird durch das Streckziehen die gekrümmte Vorform der Zielgeometrie innerhalb kürzester Zeit angelegt. Dann formt bei der IBU ein halbkugelförmiger Umformkopf schrittweise die übrigen Bereiche des Bauteils aus. Nach dem Beschnitt werden abschließend die hohen Prozessgrenzen der IBU ausgenutzt, um die Flansch- und Kragenelemente aufzustellen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Marvin Laugwitz.

 
Prozesskombination aus Streckziehen und Inkrementeller Blechumformung
Prozesskombination aus Streckziehen und Inkrementeller Blechumformung
 
 

Herstellung der Karosserie eines 1964er Shelby Daytona Cobra Coupés

Karosserie eines 1964er Shelby Daytona Cobra Coupés Urheberrecht: American Muscle Motorsports & Services Karosserie eines 1964er Shelby Daytona Cobra Coupés

Im historischen Rennsport war der 1964er Shelby Daytona Cobra Coupé trotz vieler Erfolge seit Jahrzenten nicht mehr zu sehen. Vom Original existierten seinerzeit nur sechs Stück. Den Traum, diese Legende zurück auf die Rennstrecke zu bringen, wollte die Firma American Muscle Motorsports & Services Wirklichkeit werden lassen. Mit Hilfe der Prozesskombination aus Streckziehen und Inkrementeller Blechumformung konnte das Institut für Bildsame Formgebung, kurz IBF, eine flexible und kostengünstige Fertigungstechnologie zur Herstellung der Karosserie des Shelby anbieten. Durch die am IBF entwickelte digitale Prozesskette konnte die Planung und Prozessauslegung gegenüber einer manuellen Fertigung erheblich beschleunigt werden. Die anschließende Herstellung fand im Flexiblen Blechbearbeitungszentrum des IBF statt, sodass die Karosserie nach wenigen Wochen an den Auftraggeber übergeben werden konnte. Somit wird der Shelby schon bald wieder in den historischen Rennsport zurückkehren.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Roman Schmitz.

 
Herstellung eines Außenhautteils eines Shelby Daytona Cobra Coupé
Herstellung eines Außenhautteils eines Shelby Daytona Cobra Coupé
 
 

Integrierte CAx-Prozesskette

Bauteilfertigung mittels integrierter CAx-Prozesskette Urheberrecht: Ahrens+Steinbach Projekte Bauteilfertigung mittels integrierter CAx-Prozesskette

In der Prototypen- und Kleinserienfertigung sind konventionelle Fertigungsverfahren, wie das Tiefziehen, meist nicht wirtschaftlich einsetzbar. Flexible Verfahren mit geringem Werkzeugaufwand, wie das Streckziehen und die Inkrementelle Blechumformung, kurz IBU, sind eine vielversprechende Alternative, um Bauteile innerhalb kürzester Zeit zu realisieren. Mit dem Ziel „first time right“ sollen zusätzlich Ressourcen geschont werden. Dazu sind verlässliche und präzise Planungstools und Modelle notwendig. Die am IBF entwickelte integrierte CAx-Prozesskette ermöglicht die Planung der Fertigung in einer CAD-CAM-Umgebung mit entsprechenden Schnittstellen zu FE-Modellen und Bildkorrelationstools. Numerische Simulationen des Streckziehens oder der IBU liefern digitale Geometrien, die mit der Zielgeometrie abgeglichen werden können. Iterationsschleifen können bei der Prototypenfertigung so virtuell durchgeführt und material- sowie zeitintensive Versuchsreihen vermieden werden.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Roman Schmitz.

 
Digitale Prozessplanung für die flexible Blechumformung
Digitale Prozessplanung für die flexible Blechumformung
 
 

Selbsttragende Freiformfassaden

Freiformstruktur bestehend aus individuellen Pyramiden und Dreiecken Urheberrecht: Sebastian Helms Freiformstruktur bestehend aus individuellen Pyramiden und Dreiecken

In der Architektur benötigen aufwendige Fassaden oder Dächer mit außergewöhnlichem Design meist massive Unterkonstruktionen. Eine ressourcenschonende Alternative zur Realisierung komplex geformter Freiformstrukturen wurde in einem Projekt des Lehrstuhls für Tragkonstruktionen und dem Institut für Bildsame Formgebung entwickelt: Durch gezielte Tesselierung und Faltung werden Feinbleche zu einem leistungsfähigen, selbsttragenden Fassadensystem befähigt, das keine Unterkonstruktionen benötigt. Die Abbildung individualisierter Formen bedarf dabei einer Vielzahl von Einzelteilen und erfordert flexible Fertigungsverfahren. Die Inkrementelle Blechumformung ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung dieser Fassadenkonzepte. Die gezeigte Fassade besteht aus 140 individuellen Pyramiden und 234 individuellen Dreiecken aus Edelstahl. Mit einer Gewichtsreduktion von 48 % im Vergleich zu konventionellen Bauweisen eröffnet das hohe Leichtbaupotenzial neue Möglichkeiten für moderne Fassadenstrukturen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Lisa-Marie Reitmaier.

 
 

Richtstrategien für Grobblechtafeln

Digitalisierte Walztafel vor dem Richten Urheberrecht: AG der Dillinger Hüttenwerke Digitalisierte Walztafel vor dem Richten

Ebenheit stellt ein wesentliches Qualitätsmerkmal bei der Herstellung von Grobblech dar. Zur Einstellung der geforderten Ebenheit werden die Grobblechtafeln warmgerichtet. Die Prozessführung wird dabei häufig rein erfahrungsbasiert gewählt. Das Ziel des Kooperationsprojekts mit der AG der Dillinger Hüttenwerke ist die Erarbeitung maßgeschneiderter Richtstrategien, um den für unterschiedliche Eingangsunebenheiten nötigen Richtprozess bestmöglich vorherzusagen. Zunächst werden Zusammenhänge zwischen Ebenheitsfehlern und Prozess- sowie Materialparametern identifiziert. Eingesetzt wird hierfür eine effiziente und robuste Ebenheitscharakterisierung gekoppelt mit Datenbankanalytik. Durch die Abbildung des Richtprozesses über die Finite Elemente Methode wird anschließend der Einfluss unterschiedlicher Eingangsunebenheiten auf das Richtergebnis untersucht und bewertet, um so geeignete Richtstrategien ableiten zu können.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Marvin Laugwitz.