Entwicklung eines Modells zur Beschreibung von Rückfederung und Eigenspannungen beim temperaturunterstützten Biegeumformen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283169793

Zur stetigen Gewichtsreduktion von Biegeprodukten durch die Anwendung von Stählen und Leichtbaulegierungen mit zunehmender Festigkeit ergeben sich bei der Umsetzung in konventionellen Umformprozessen wie dem Biegen mit schnellgetakteten Folgeverbundwerkzeugen neue Herausforderungen, um eine gleichbleibende Maßhaltigkeit zu garantieren und einer verminderten Formänderungsgrenze gerecht zu werden. Das Biegen im Folgeverbundwerkzeug bei erhöhten Temperaturen durch induktive Erwärmung stellt eine innovative Lösung dar, um formgenaue und komplexe Biegeteile in großer Stückzahl herzustellen. Ziel des Vorhabens ist daher die Vorhersage von Rückfederungen und Eigenspannungen beim Biegen mit erhöhten Temperaturen, da das Biegeergebnis wegen der zahlreichen thermisch-zeitlichen Einflüsse stark variieren kann. Hierfür werden im Projekt zeit- und temperaturabhängige physikalische Mechanismen in Warmzug- und Biegeversuchen charakterisiert, die den Spannungszustand und die Rückfederung beeinflussen, sodass letztendlich durch ein analytisches oder halbanalytisches Modell die erzeugte Form und Eigenspannungen beschreibbar werden. Im Vordergrund der Untersuchung steht das Kriechen beim Umformen und Halten unter Last, das plastische Fließen beim Abschrecken einer belasteten Probe sowie die variable Elastizität beim Entlasten im kalten und warmen Zustand. Die Mechanismen werden zunächst durch Zugversuche charakterisiert und durch eine Parameteranalyse untersucht. Anschließend werden die beschriebenen Mechanismen auf das Biegen mit kalten und temperierten Werkzeugen mit einer gegeben Haltedauer beim Nachdrücken übertragen. Die herzuleitenden Modelle werden letztendlich durch Biegeversuche sowie numerische Berechnungen verifiziert. Die aufzustellende analytische Beschreibung soll schließlich Aufschluss über die Produkteigenschaften wie die Rückfederung und Eigenspannung in Relation zu Prozesstemperaturen und Prozesszeiten sowie der Umformgeschwindigkeit geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Christoph Becker; Professor Dr.-Ing. Noomane Ben Khalifa