Linear angetriebene Hybridaktorik zur umformtechnischen Fertigung komplexer Bauteile

• Antragsteller: Dr.-Ing. Richard Krimm
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239414277

Bei der umformtechnischen Herstellung von Kleinteilen (z. B. Befestigungselemente, Sicherungskappen, Lampensockel, hülsenförmige Teile) unter Verwendung von Schneid-, Zieh, Präge oder Biegeprozessen in großen Stückzahlen mit hohen Ausbringungsraten werden weitestgehend weggebundene Pressen eingesetzt, deren Stößelweg-Zeit-Verlauf baulich festgelegt ist. Für Umformprozesse, die eine verfahrensoptimierte Stößelkinematik erfordern, können demzufolge keine optimalen Randbedingungen für eine qualitativ hochwertige Fertigung gewährleistet werden. Das während der ersten Projektphase erforschte, aus einer Kombination von Linearmotoren und Magnetaktorik bestehende hybride Antriebskonzept für Pressen zur Herstellung kleiner Schneid-Zieh-Biege-Präge-Bauteile ermöglicht aufgrund der Implementierung unterschiedlicher Regelungsansätze mit variablen priorisierten Regelgrößen für die jeweiligen Einzelprozesse (Schneiden, Ziehen, Prägen) die Bereitstellung bestmöglicher Randbedingungen. Mittels des hier beantragten Fortsetzungsvorhabens sollen darauf aufbauend die Interaktionen von mehreren Prozessen im Folgeverbund mit dem beschriebenen hybriden Pressenhauptantrieb simulativ und experimentell erforscht werden.Die Arbeitshypothese besteht darin, dass mittels des hybriden Pressenantriebs unter Verwendung geeigneter steuerungstechnischer Ansätze ein qualitativer Quantensprung bei der Fertigung hochwertiger Schneid-Zieh-Biege-Prägebauteile im Folgeverbund bei höherer Prozessstabilität und gleicher oder höherer Ausbringungsrate als mit konventionellen Stanzautomaten erreicht werden kann.Infolge des direkten Stößelantriebs ohne Koppelgetriebe wirken sich Umformprozesskräfte und Störungen wie z.B. der Schnittschlag mitunter stark auf die Pressensteuerung und parallel stattfindende Umformprozesse aus. Die Kompensation der Störungen wird für einzelne Prozesse derzeit beherrscht, indem die Regelung prozessabhängig z.B. beim Prägen kraftgesteuert oder beim Ziehen weggesteuert parametriert ist. Bei dem nun angestrebten Betrieb von Folgeverbundwerkzeugen sind aus Sicht des Antriebs mehrere Umformprozesse überlagert, was zu einem Zielkonflikt bei der Wahl Regelungsansatzes führt. Die exakte Aufbringung einer vorgegebenen Prägekraft steht z.B. im Konflikt zum Wunsch nach einem möglichst schnellen Scherschnitt oder der Vorgabe eines Weg-Zeit-Verlaufs beim Tiefziehen. Für relevante Betriebsszenarien für den hybriden Pressenantrieb ist die Erforschung dieses Zielkonfliktes unerlässlich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens