Eigenschaftsgeregelte mehrstufige Warmblechumformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Meurer; Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424334660

Die mehrstufige Warmblechumformung ermöglicht die Herstellung von gehärteten und gleichzeitig geometrisch komplexen Bauteilen. Jedoch treten hierbei zeitlich variante Wechselwirkungen zwischen Werkstück und Werkzeug auf, die schwer abzuschätzen sind und sich auf die thermo-mechanische Historie auswirken. Diese Rückwirkungen beeinflussen letztendlich die Produkteigenschaften, welche deshalb unzulässigen zeitlichen Schwankungen unterliegen. Mit dem Ziel eine robuste, effiziente sowie wandlungsfähige Produktion umzusetzen, sollen deshalb in diesem Projekt die Wechselwirkungen bei der mehrstufigen Warmblechumformung sensorisch erfasst, mit geeigneter Aktorik kompensiert und so die Produkteigenschaften geregelt werden. Im Rahmen dieser 3. Phase wird die Regelung der Härte- gekoppelt mit der Ausdünnungsverteilung für verschiedene Bereiche eines pressgehärteten Hutprofils mit einseitig umgebogener Zarge im Folgeverbundwerkzeug mit erweiterter Aktorik produktionsnah umgesetzt. Anhand des Aufbaus soll das entwickelte Konzept zur Regelung der Produkteigenschaften bei der mehrstufigen Warmblechumformung validiert und dessen Übertragbarkeit demonstriert werden. Es sei angemerkt, dass das grundsätzliche Regelungskonzept der 3. Phase dem zuvor in der 2. Phase entwickelten hierarchischen optimierungsbasierten Konzept entspricht, wobei verschiedene Erweiterungen im Hinblick auf die Anpassung an produktionsnahe Bedingungen verfolgt werden. Zum einen müssen die Werkzeugtechnologie, Aktorik und Sensorik den Anforderungen einer Fertigung mit hoher Stückzahl genügen und zum anderen die Software (Softsensoren, Schätzer, Regelung) die notwendige Robustheit und Echtzeitfähigkeit aufweisen. Zur Erfüllung der genannten Anforderungen wird deshalb zunächst die Temperaturmessung robustifiziert, über die Bauteilbreite erweitert und die Temperatur sowie Umformmodellierung adaptiert. Zusätzlich wird die Verbesserung der Robustheit sowie Genauigkeit durch eine erweiterte Störgrößenschätzung und –kompensation mit der Implementierung einer Wärmebildkamera, eines 3D-Lasersensors und des 3MA-Systems untersucht. Zur Quantifizierung der Eigenschaftsverbesserung durch die Regelung werden die Produkteigenschaften der hergestellten Bauteile aus Versuchsreihen mit aktiver Regelung mit denen aus gesteuerten Versuchen verglichen. Begleitend zu den Untersuchungen werden übertragbare Gestaltungsrichtlinien aus umform- und regelungstechnischer Sicht ermittelt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2183: Eigenschaftsgeregelte Umformprozesse
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Marlon Hahn; Dr.-Ing. Heinrich Traphöner