Auslegungsalgorithmen für "flexible" Walzprofilierprozesse
Final Report Abstract
Durch die Integration des flexiblen Profilierens in die Prozesskette Walzprofilieren ist es möglich, Produktfamilien von Profilen mit veränderlichem Querschnitt kontinuierlich und flexibel herzustellen. Beim Vorgang des flexiblen Walzprofilierens entsteht die für dieses Verfahren typische Dehnungsverteilung im Profilschenkel des Bauteils, weshalb man den aufgeweiteten Bereich des Profils in einen Zug- und einen Druckbereich aufteilen kann. Im Druckbereich kann es bei Überschreiten einer kritischen Spannung zu Beulen bzw. Falten kommen, die in Bezug auf die Maßhaltigkeit des Bauteils nicht toleriert werden können. Im ersten Projektzeitraum wurde ein analytisches Modell zur schnellen Überprüfbarkeit der Herstellbarkeit solcher Profile aufgestellt. Darauf aufbauend wurden in der zweiten Projektphase weitere Ansätze verfolgt, um die im Profilschenkel herrschenden Spannungen zu ermitteln. Bei der Validierung ergab sich eine leichte Verbesserung der Ergebnisgüte des Modells. Weiterhin konnte ein schnelles Simulationsmodell entwickelt werden, welches die oben erwähnte charakteristische Dehnungsverteilung beim flexiblen Profilieren qualitativ sehr gut wiedergibt. Ebenso wurde die verfahrenstypische Interaktion zwischen Zug- und Druckbereich detailliert untersucht. Zur Erweiterung der Verfahrensgrenzen und Verbesserung der Geometrietreue dient der Ansatz örtlich variabler Biegewinkel. Dieser wurde auch im letzten Projektabschnitt hinsichtlich Ort und Intensität des Biegewinkels untersucht. Außerdem konnte simulativ nachgewiesen werden, dass die Vergrößerung des Durchmessers der unteren Umformrolle eine Annäherung an die Sollgeometrie des Bauteils mit sich bringt. Innerhalb der letzten Projektphase wurde dieses schnelle Simulationsmodell, das völlig auf Umformrollen verzichtet und nur mithilfe von Rotationsrandbedingungen eine Umformung erreicht, um die Möglichkeit der Eingabe der Biegewinkelschritte, die zugehörige Ausbildung einer Einformzone und um den Biegeradius erweitert, um eine realitätsnähere simulative Abbildung des flexiblen Walzprofilierprozesses zu erhalten. Dieses Ersatzmodell liefert für den Verlauf der Längsformänderungen in der Bandkante gute Näherungswerte, so dass eine schnelle Beurteilung hinsichtlich der Herstellbarkeit eines flexiblen Profils getroffen werden kann. Darüber hinaus lag das Augenmerk auf der Untersuchung des Einflusses der Absenkung des Profilbodens, des Aufbringens von Bandzug und der Variation der Geometrieverläufe im Übergangsbereich auf die Maßhaltigkeit der Bauteile. Eine Absenkung bzw. Anhebung des Profilbodens bewirkt eine starke Veränderung der für das flexible Walzprofilieren charakteristischen Bodenverwölbung. Das Aufbringen von Bandzug ist als nachteilig für die Profilqualität zu bewerten. Bei der Variation der Geometrieverläufe haben sich vor allem die Übergangsbereiche als vorteilhaft herausgestellt, die ein großes Anteilsverhältnis zwischen Zug- und Druckbereich aufweisen.
Publications
- Leichtbau durch belastungsangepasste Profile, 1. WGP-Jahrestreffen, 8.-9. Juni, Berlin
Storbeck, M.; Beiter, P.; Berner, S.; Schmitt, W.; Groche, P.
- A Study on Flexible Roll Formed Products Accuracy by Means of FEA and Experimental Tests, The 14th International ESAFORM Conference on Material Forming, 1353 (2011), AIP Conference Proceedings, pp. 345-350
S. Berner; M. Storbeck; P. Groche
- Leichtbaupotenzial in der Profiliertechnik, Bänder|Bleche|Rohre – bbr future, September 2011, S.44
Groche, P.; Beiter, P.; Berner, S.; Schmitt, W.; Storbeck, M.
- Lightweight products by load optimized profile design, Future Trends in Production Engineering – Proceedings of the First Conference of the German Academic Society for Production Engineering (WGP), Springer, Berlin, 2011
Groche, P.; Beiter, P.; Berner, S.; Schmitt, W.; Storbeck, M.
- Walzprofilieren im Wandel – Bewährtes Verfahren, neue Flexibilität, 11. Umformtechnisches Kolloquium Darmstadt, 6.-7. März 2012, Seeheim
Kummle, R.; Weber, H.; Storbeck, M.; Beiter, P.; Berner, S.; Schmitt, W.; Groche, P.
- Walzprofilieren im Wandel – Bewährtes Verfahren, neue Flexibilität, 11. Umformtechnisches Kolloquium Darmstadt, März 2012, Darmstadt, S. 141-151
Kummle, R.; Weber, H.; Storbeck, M.; Beiter, P.; Berner, S.; Schmitt, W.; Groche, P.
