Werkzeugseitige Spannungsbeeinflussung beim Genauschneiden (WSG)

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Verena Kräusel
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415999781

Ziel des Vorhabens sind grundlegende Untersuchungen zur Wechselwirkung von Modifizierungen der Schneidkanten- bzw. Stirnflächengeometrie in Werkzeugen zum einhubigen Scherschneiden und der Höhe der Belastung im Schneidstempel, insbesondere bei Veränderungen der horizontalen und vertikalen Kraftkomponenten und damit des Spannungszustandes im Moment des Werkzeugeingriffes sowie bei zusätzlicher, radial wirkender Druckspannungsüberlagerung. Die radiale Druckspannungsüberlagerung während des Schneidvorganges sorgt für ein Aufrechterhalten des plastischen Fließen und damit eine bessere Schnittflächenqualität. Der Nachteil ist die erhöhte Stempelbeanspruchung, welche im Projekt durch eine Variation der Stempelstirngeometrie kompensiert werden soll. Die Erkenntnisse sollen zur Ableitung einer hinsichtlich der inneren Spanungsverteilung optimierten Schneidstempelgeometrie dienen. Weiterhin werden Aussagen zum Optimum von minimal notwendigen Belastungen der Aktivteile durch eine zusätzliche, radial wirkende Vorspannung und maximal erreichbaren Schnittflächenqualitäten am Bauteil erwartet. Diese Kombination von modifizierter Stirnfläche und radialer Druckspannung sowie deren Auswirkung auf die Werkzeugbelastung ist nur mittels numerischer Simulation abbildbar, die einen wesentlichen Schwerpunkt im Projekt einnehmen wird. In Voruntersuchungen hat sich gezeigt, dass z. B. eine konvexe Form an der Stempelstirn im Vergleich zur ebenen Stempelform zu einer Reduzierung axialer und radialer Spannungsanteile führt. Des Weiteren war eine homogenere Verteilung der Spannungen über den Stempelquerschnitt festzustellen.Am Beispiel der Lochgeometrie mit einem Durchmesser von 30 mm werden systematische Untersuchungen zum konventionellen Scher- und zum Genauschneiden realisiert. Nach Entwicklung und Umsetzung eines Werkzeuges zum konventionellen Scher- sowie zum Genauschneiden, mit Integration der erforderlichen Messtechnik, sind experimentelle Untersuchungen mit dem Stahlwerkstoff S500MC im Blechdickenbereich von 3 bis 10 mm geplant, bei Variation der Stempelgeometrie, des Schneidspaltes sowie der Höhe der axialen Vorspannung, die in Anhängigkeit von der Streckgrenze des Versuchswerkstoffes gewählt wird. Die zweite Schnittliniengeometrie, die ausschließlich mittels der FE-Simulation betrachtet wird, ist ein Quadrat mit einem Eckenradius von 2 mm, das die gleiche Schnittlinienlänge wie die Lochgeometrie besitzt. An dieser Geometrie soll die Übertragbarkeit auf anwendungsspezifische Geometrien überprüft werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen