Erweiterung des Rotationszugbiegens zu einem teilkinematischen Verfahren mit reduzierten Werkzeugflächen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd Engel
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405331573

Das Rotationszugbiegen ist ein weit verbreitetes Verfahren zum Biegen von Profilen nach DIN 8586. Für das Verfahren resultiert ein Anwendungsspektrum, welches sich über eine Vielzahl von Geometrien mit konstantem Biegeradius erstreckt. Die hiermit realisierten Produkte können in einem breiten industriellen sowie privaten Anwendungsbereich eingesetzt werden. Das Rotationszugbiegen ist ein werkzeuggebundenes Umformverfahren, bei dem die Werkzeugflächen durch die Halbzeug- und die Biegegeometrie (Biegeradien) bestimmt werden. Bei Änderung der Halbzeuggeometrie z.B. des Umfangs bzw. der Wanddicke oder der Biegegeometrie (Biegeradius) müssen die formgebenden Werkzeuge angepasst und/oder ergänzt werden.Beim Freiformbiegen, zum Beispiel dem Drei-Rollen-Schub-Biegen, können hingegen neben konstanten Radien auch freie Biegekonturen kinematisch, d. h. ohne Änderung der Werkzeuggeometrie realisiert werden.Das Vorhaben hat das übergeordnete Ziel, das werkzeuggebundene Rotationszugbiegen durch Werkzeuge mit vereinfachter Geometrie und zusätzlichen Werkzeugachsen hin zu einem teilweise kinematischen Biegeverfahren zu erweitern. Hierdurch werden zukünftige Forderungen nach weiterer Flexibilisierung der Umformprozesse und der wirtschaftlichen Herstellung geringerer Stückzahlen hin zu individualisierten Produkten bedient.Zum systematischen Vorgehen bei der Reduzierung von Werkzeugflächen ist bisher keine Methode bekannt. Im Projekt wird ein Verfahren zur Reduzierung der Werkzeugflächen erforscht und erprobt, das auf lokal unterschiedlichen und zeitlich veränderlichen Werkzeugkontakten beruht. Diese Kontaktflächen werden mit FE-Simulationen analysiert. Hierbei werden die Auswirkungen von Vereinfachungen der Kontaktflächen untersucht. So werden Flächenelemente generiert, die als reduzierte Werkzeugflächen genutzt werden. Das Vorgehen wird auf die Werkzeugelemente Biegeform, Gegenhalter, Spannbacke und Faltenglätter angewendet.Nach Erprobung der Methode soll weiterhin erforscht werden, in wie weit die auf diese Weise generierten Werkzeuge die Umformung im Vergleich zu konventionellen Werkzeugen beeinflussen.Bei der Betrachtung der Kontaktnormalspannungsentwicklung über die Prozesszeit der Umformung können auch kinematische Konzepte abgeleitet werden, bei denen Flächen nur zeitweise formgebend wirken.Als Ergebnis soll mit diesen Methoden und Untersuchungen eine Flexibilisierung des Rotationszugbiegens erreicht werden, um mit einer Werkzeugkonfiguration auf Basis einer teilkinematischen Umformung sowohl unterschiedliche Biegeradien als auch unterschiedliche Rohrdimensionen biegen zu können. Im Projekt werden Werkzeuge generiert, welche die Möglichkeit bieten, unterschiedliche Rohrdimensionen zu verarbeiten. Mit diesen Werkzeugen sind auch geringe Variationen des Biegeradius möglich, welche insbesondere für die Rückfederungskompensation genutzt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen