Kinematisches werkzeuggebundenes Profilbiegen durch Transformer-Werkzeuge II
In diesem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschungsprojekt 509709804 werden Methoden zur Auflösung und Verstellung der Werkzeugwirkflächen von Biegewerkzeugen sowie Modellierungsmethoden für den algorithmischen Entwurf beweglicher Leichtbau-Stabwerkstrukturen erforscht. Das übergeordnete Ziel ist die Flexibilisierung formgebundener Biegeverfahren hin zu teilweise kinematischen Verfahren.
Projektbeschreibung
Werkzeuggebundene Profilbiegeverfahren sind durch die festgelegte Werkzeuggeometrie hinsichtlich der herstellbaren Bauteilgeometrien begrenzt. Im Projekt werden daher flexible Biegewerkzeuge untersucht, deren Werkzeugwirkflächen während des Umformprozesses durch aktiv verstellbare Segmente angepasst werden können. Dadurch soll eine teilkinematische Gestaltgebung ermöglicht und der erforderliche Werkzeugaufwand reduziert werden.
Hierzu werden die Zusammenhänge zwischen der Segmentkinematik, den Umformmechanismen und den Bauteileigenschaften untersucht. Gleichzeitig werden lasttragende Stabwerkstrukturen entwickelt, die die erforderlichen Bewegungen der Werkzeugsegmente ermöglichen und die Umformkräfte aufnehmen. Die umformtechnischen Anforderungen werden mit Methoden zur algorithmischen Auslegung der Stabwerkstrukturen gekoppelt. Die entwickelten Ansätze werden anhand additiv gefertigter Demonstratoren von Transformer-Werkzeugen umgesetzt und experimentell untersucht.
Schwerpunkte des Projekts:
- Flexible Werkzeugwirkflächen: In-process-Verstellung segmentierter Biegewerkzeuge
- Umformtechnik: Untersuchung von Segmentkinematik, Umformmechanismen und Bauteileigenschaften
- Stabwerkstrukturen: Algorithmische Auslegung beweglicher, lasttragender Leichtbaustrukturen
- Transformer-Werkzeuge: Kopplung von Umformtechnik und Strukturauslegung sowie Umsetzung additiv gefertigter Demonstratoren
Alles auf einen Blick
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Laufzeit
01.01.2023 - 28.02.2027 (Laufend) -
Forschungsbereich
Produktionstechnik -
Finanzierung
Deutsche Forschungsgemeinschaft: 568.000€
Forschungsmethoden & Vorgehen
Analyse der Umformmechanismen
Die Auswirkungen segmentierter Werkzeugwirkflächen auf das Biegen geschlossener Profile werden untersucht. Dabei werden insbesondere die Zusammenhänge zwischen Werkzeugsegmentierung, Umformmechanismen und resultierenden Bauteileigenschaften betrachtet.
Untersuchung der Segmentkinematik
Die Werkzeugsegmente werden als aktiv verstellbare Elemente untersucht. Dabei wird analysiert, wie unterschiedliche Segmentbewegungen die Werkzeugwirkfläche während des Umformprozesses verändern und die Bauteilgeometrie beeinflussen.
Algorithmische Strukturauslegung
Die lasttragende Werkzeugstruktur wird mithilfe gemischt-ganzzahliger Programmierung ausgelegt. Dabei werden geeignete Stabwerkstrukturen unter Berücksichtigung ihrer Tragfähigkeit und kinematischen Eigenschaften ermittelt.
Kopplung von Umformung und Struktur
Die umformtechnischen Anforderungen an die Werkzeugsegmente werden mit der algorithmischen Strukturauslegung gekoppelt. Die entwickelten Methoden werden anschließend in additiv gefertigten Transformer-Werkzeugen umgesetzt und experimentell untersucht.
