Gezielte Beeinflussung der Eigenspannungsverteilung von Bändern und Blechen durch Richtwalzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322638998

Der stetig steigende Grad an Automatisierung in band-und blechverarbeitenden Anlagen erfordert die Sicherstellung eines definierten Zustandes in den Bändern und Blechen, um einen störungsfreien Produktionsablauf zu gewährleisten. Wesentliche Merkmale solcher Bänder und Bleche sind die Verteilung von Eigenspannungen im Material und die Planheit. Grundsätzlich können auch plane Bänder und Bleche einen ungünstigen Eigenspannungszustand aufweisen, der etwa nach dem Zuschneiden des Materials Planheitsfehler verursachen kann.Zur Sicherstellung der Planheit und des Eigenspannungszustandes werden Richtwalzanlagen zu Beginn des Produktionsprozesses eingesetzt. Solche Anlagen können sowohl Einfluss auf die Planheit als auch auf die Eigenspannungsverteilung nehmen. Die optimale Anstellung dieser Richtwalzanlagen ist dabei von einer Vielzahl von Parametern abhängig. Insbesondere die Größe der Eigenspannungen kann bislang im industriellen Prozess nicht über Messverfahren ermittelt werden und steht damit nicht als Führungsgröße einer Prozesssteuerung zur Verfügung. Ziel des hier vorgeschlagenen Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines numerischen Modells, mit Hilfe dessen der Prozess des Richtwalzens gleichzeitig im Hinblick auf Planheit und Eigenspannungsverteilung ausgelegt werden kann. Hierbei soll ein bestehendes Modell aus einem vorangehenden DFG-Projekt in Zusammenarbeit mit einem industriellen Anwendungspartner gezielt um den Aspekt der Eigenspannungsverteilung erweitert werden. Durch das numerische Modell soll zunächst ein Zusammenhang zwischen der Anstellung der einzelnen Richtrollen zueinander und der resultierenden Eigenspannungsverteilung ermittelt werden. Durch Vergleichsrechnungen mit Prozessmodellen des industriellen Anwendungspartners können insbesondere die zugrunde gelegten Werkstoffdaten zur Berücksichtigung des Materialverhaltens unter zyklischer Biegebeanspruchung überprüft werden. Weiterhin werden seitens des Anwendungspartners an konkrete Anwendungsfälle angelehnte Optimierungskriterien für die Eigenspannungsverteilung bestimmt. Diese werden dann in eine in das numerische Modell integrierte Regelung, die sowohl Planheit als Eigenspannungszustand einstellt, implementiert.Auf Basis dieser Regelung werden numerisch Anstellungen bestimmt, die gleichzeitig eine gezielte Einstellung der Planheit und der Eigenspannungsverteilung ermöglichen. Durch eine experimentelle Messung der erzielten Eigenspannungsverteilung mittels diffraktometrischer Methoden nach dem Richten wird das numerische Modell validiert und optimiert. Somit steht ein Prozessmodell zur Verfügung, welches die Berechnung einer optimierten Anlagenanstellung für beliebige Prozessparameter ermöglicht und damit Erkenntnisse über die Beeinflussung von Eigenspannungen durch biegedominierte Umformprozesse bereitstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: SMS group GmbH