Development of a forming process to manufacture near-net-shape functional components with a gradient in sheet thickness (SFB/TR 73 T10)
Third Party Funds Group - Sub project
Acronym: SFB/TR 73 T10
Start date : 01.01.2021
End date : 31.12.2022
Extension date: 30.09.2023
Overall project details
Overall project
TRR 73: Manufacturing of complex functional components with variants by using a new sheet metal forming process - Sheet-Bulk Metal Forming
Jan. 1, 2009 - Feb. 28, 2024
Overall project speaker:
Project details
Short description
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The focus of the transfer project lies on the substitution of the conventional orbital forming process by an iterative combination of tilting and turning. The overall objective is to extend the process limits known from fundamental research by using an adapted process. On the one hand, fundamental research findings regarding the control of the material flow should be applied. On the other hand, the formability and efficiency of the process should be improved. The main advantages of the new process are the use of a conventional press as well as the possibillity of a reduced contact area in consequence of an increased tumbling angle, which is no longer limited by the maximum deflection of the hydraulic cylinders in the current setup. A flexible and lightweight design of the tool should further add to a decreased cycle time.
Scientific Abstract
Im Rahmen des SFB TR wurde das Taumeln grundlagenwissenschaftlich untersucht und das tech-nologische Potential aufgezeigt. Das Prozessverständnis über die Möglichkeit der Stoffflusssteuerung bildet die Grundlage für den vorliegenden Transferantrag. Eine hohe Anlagenkomplexität sowie Prozessdauer sind bisher ungelöste Herausforderungen. Die Abhängigkeit von einer Taumelplatte resultiert zusätzlich in der anlagenseitigen Restriktion eines maximalen Taumelwinkels von Θmax = 1° der aktuell genutzten Versuchsanlage, durch welchen das Umformvermögen stark limitiert ist. Gegenstand des beantragten Transferprojekts ist die Substitution des konventionellen Taumelverfahrens durch eine iterative Kombination aus Verkippen und Drehen. Ziel dabei ist die Erweiterung der bekannten Prozessgrenzen. Dadurch sollen die wesentlichen Erkenntnisse bezüglich des Stoffflusses aus der Grundlagenforschung genutzt, die Formgebungsmöglichkeit und die Effizienz des Verfahrens aber wesentlich gesteigert werden. Die grundlegenden Vorteile des neuen Verfahrens liegen in der Einsatzfähigkeit einer konventionellen Presse, wodurch die Prozesszeit signifikant reduziert sowie die Restriktion eines maximalen Taumelwinkels aufgehoben werden können. Eine Erhöhung des Taumelwinkels bietet das Potential einer Reduzierung der Kontaktfläche, wodurch ein erhöhtes Formgebungsvermögen realisiert werden kann.Herausforderungen des neuartigen Prozesses lassen sich aus einer modifizierten Verfahrenscharakteristik und einer geänderten Umformkinematik ableiten. Neben der Funktionsweise der Verkippung bedarf es einer Analyse der nötigen Umformschritte zur Erreichung der Zielgrößen. Zudem ist der maximal mögliche Verkippungswinkel und der resultierende Einfluss auf die Funktionsbauteile zu bewerten. Zur Steigerung der Belastbarkeit soll die Analyse des Verfestigungsverhaltens von Hochleistungsstählen während der Umformung erfolgen und so der Entfall eines nachfolgenden Härteprozesses überprüft werden. Übergreifende Prozessführungsstrategien sollen die Optimierung hinsichtlich der Zielgrößen ermöglichen.Die Verfahrenscharakteristik lässt sich durch Nutzung der vorhandenen Taumelanlage abbilden. So kann der Prozess grundlegend untersucht und der Aufwand für ein neues Werkzeugkonzept reduziert werden. Dafür soll eine Methodik zur Sicherstellung der Einsatzfähigkeit der Prozesscharakteristik erarbeitet werden. Eine gezielte Stoffflusssteuerung ist aufgrund der zu erwartenden Veränderung der Stoffflussanteile essenziell. Eine numerische Simulation soll zur Analyse des Stoffflusses eingesetzt werden. Der Einfluss auf den realen Prozess soll durch Auswertung umformtechnisch hergestellter Referenzbauteile evaluiert werden. Abschließend sind die generierten Ergebnisse des neuen Prozesses aufgrund der Nachteile der Taumelanlage auf ein flexibles Werkzeugkonzept zu übertragen. Eine abschließende Gegenüberstellung mit den Erkenntnissen des Taumelns soll den Prozess in den Gesamtkontext des SFB einordnen.
