Lokale Erwärmung in der roboterbasierten inkrementellen Blechumformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd Kuhlenkötter, seit 9/2016
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 186246236

Die mit Roboforming bezeichnete roboterbasierte inkrementelle Blechumformung ist ein Verfahren zur kinematischen Gestalterzeugung, bei dem zwei kooperierende Roboter ein Umform- und ein Gegenhalterwerkzeug über das zu formende Blech führen. Es zeichnet sich durch den Einsatz einfacher universeller Werkzeuge und den vollständigen Verzicht auf werkstückformabhängige Teil- bzw. Vollpatrizen aus und ist somit für die schnelle und kostengünstige Fertigung von Kleinserien und Prototypen besonders geeignet. Das Ziel der ersten Förderperiode des Forschungsthemas 'Lokale Erwärmung in der roboterbasierten inkrementellen Blechumformung' war es, die Form- und Maßhaltigkeit der hergestellten Bauteile zu steigern und unerwünschte Rückfederung und nachträgliche Deformationen bereits umgeformter Blechbereiche zu reduzieren. Zur Verwirklichung der gesetzten Ziele wurde die bestehende Anlage um ein System zur konduktiven lokalen Erwärmung des Bleches in der Umformzone erweitert. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch die lokale Erwärmung mit Hochstrom in der inkrementellen Blechumformung (IBU) von Stahl eine Reduktion der Umformkraft entsprechend bekannter Fließkurven bei erhöhter Temperatur erzielt und somit die nachträgliche Deformation reduziert werden kann. Innerhalb der ersten Förderperiode erfolgte dazu der Entwurf und die Realisierung der Anlagenerweiterung. Ebenfalls wurde eine Untersuchung der phänomenologischen Grundlagen, die Entwicklung und Realisierung von Umformwerkzeugen und Kühlsystemen, der Aufbau einer Temperaturmessung und -regelung und eine Inbetriebnahme der Gesamteinrichtung vorgenommen. Im Anschluss daran wurden stabile Prozesslagen für den Erwärmungsprozess identifiziert. Zudem wurden die prozessspezifischen Einflussfaktoren, deren Interdependenzen und der Einfluss auf die Zielfaktoren experimentell ermittelt und optimiert. Das Ziel der in diesem Fortsetzungsantrag beschriebenen Tätigkeiten ist es nun, durch die Umformung bei erhöhten Temperaturen, die bisherigen Verfahrensgrenzen der IBU zu überwinden. Dazu werden die Systeme insbesondere der Temperaturmessung und -regelung für die Umformung komplexerer Bauteile weiter optimiert. Hinsichtlich der erzielbaren Genauigkeit bei der Umformung bei erhöhter Temperatur sollen erwärmungsbedingte Abweichungen erfasst und bei der Umformung berücksichtigt, bzw. kompensiert werden. In dieser Förderphase sollen nun insbesondere Werkstoffe umgeformt werden, welche bei Raumtemperatur nur sehr eingeschränkt umformbar sind. Konkret soll die Umformung von Complexphasen-Stahl und Titan ermöglicht werden, wozu ebenfalls der Einfluss des Verfahrens auf die mechanischen Eigenschaften der Bauteile zu untersuchen ist. Da der IBU vielfach Grenzen in Bezug auf die maximal formbaren Blechdicken gesetzt sind, soll anhand der Stahlumformung untersucht werden, ob sich diese Grenzen durch eine Erwärmung der Umformzone erweitern lassen und somit zusätzliche Anwendungsfelder für die IBU eröffnet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst Meier, bis 9/2016