Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Formlos perfekt in Form

01.03.2004


Kürzer werdende Produktlebenszeiten, der Trend zu komplexeren Bauteilgeometrien und abnehmende Losgrößen stellen auch in der Blechumformung die traditionellen Produktionsstrukturen in Frage. Die vorhandenen Produktionsanlagen sind teuer, wenig flexibel und arbeiten nur bei großen Stückzahlen wirtschaftlich. Neue, formvariable Werkzeuge erweitern zwar den Spielraum der etablierten Verfahren, doch auch mit ihnen ist weder eine formungebundene Gestalterzeugung möglich, noch lassen sich die hohen Investitionskosten für die massiven Werkzeugmaschinen spürbar reduzieren. Diese Situation führte in den letzten Jahren zur Entwicklung neuer, inkrementeller Umformverfahren, bei denen das Blech die gewünschte Endkontur durch schrittweise lokale Umformung erhält. Die benötigten Umformkräfte sind dabei sehr viel kleiner als bei konventionellen Verfahren wie Tiefziehen oder Streckziehen. Gleichzeitig ist der Umformgrad höher und die Festigkeit des umgeformten Werkstoffs wird gesteigert. Dennoch konnten inkrementelle Umformverfahren bislang kaum Fuß fassen. Hauptgründe sind die Prozesszeiten sowie die hohen Investitionskosten für neue Anlagen. Zudem lassen sich mit den bisherigen inkrementellen Verfahren ohne Gegenformen meist nur einfache Geometrien herstellen.



Ganz ohne Gegenform, auch bei Werkstücken mit komplexeren Geometrien, kommt ein neues, inkrementelles Umformverfahren aus, das Wissenschaftler des Fraunhofer IPA entwickelt haben. Das Umformwerkzeug führt dabei ein handelsüblicher Industrieroboter, so dass sich die Investitionskosten für neue Anlagentechnik in Grenzen halten. »Bei unserem Verfahren formt ein robotergeführtes Schlagwerkzeug mit Hammerschlägen das Blech um und erzeugt so die gewünschte Geometrie«, erklärt Projektleiter Timo Schäfer. Das Blech wird zunächst über eine Schablone eingespannt und anschließend entlang berechneter Bahnen lokal umgeformt. Das Programm des Roboters basiert auf einer eigens für diese Anwendung entwickelten Software, die die optimalen Bahnen aus CAD-Daten, aus Punktwolken oder aus den mathematischen Funktionen eines Volumenkörpers generiert. Liegen CAD-Daten vor, zerlegt die Software das 3-D-Modell in horizontale Schichten und berechnet dann aus den Konturdaten der einzelnen Schichten die Werkzeugbahnen. Der komplette Ablauf vom CAD-Modell bis zum Werkstück dauert derzeit ca.



10 bis 15 Minuten bei einer Werkstückgröße von 100 x 100 mm.

Das Schlagwerkzeug für den Roboter befindet sich noch in Entwicklung. Schäfer und sein Team testen derzeit zwei Funktionsmuster mit unterschiedlicher Antriebstechnik. Das erste Funktionsmuster arbeitet mit einem vertikal oszillierenden Pneumatikvibrator, der Schlagfrequenzen bis 70 Hz erlaubt. Beim zweiten Funktionsmuster handelt es sich um ein elektro-mechanisches Werkzeug, welches mit Hilfe eines Exzenters arbeitet und derzeit 50 Hübe pro Sekunde ermöglicht. Bei beiden Werkzeugen formt ein kugelförmiger Stempelkopf das Blech um. »Gegenüber anderen inkrementellen Verfahren, die das Blech zur lokalen Umformung mit einer statischen Kraft beaufschlagen, stellt sich die schnelle hämmernde Bewegung mit derzeit bis zu 70 Schlägen pro Sekunde als äußerst vorteilhaft heraus«, berichtet Schäfer. Zum einen beschränkt die Trägheit des umgebenden Blechs die Umformung auf das Material unterhalb des Stempels, was überhaupt erst eine Gestalterzeugung ohne ein formgebendes Werkzeug ermöglicht. Zum anderen lässt sich ein handelsüblicher Industrieroboter für die Bewegung des Umformwerkzeugs einsetzen, da der Aufprall des Stempels auf das Blech die benötigten Umformkräfte erzeugt und nicht die Handhabungseinrichtung an sich. In weiteren Forschungsarbeiten soll nun die Maßhaltigkeit des Verfahrens untersucht und u. a. durch eine intelligente Bahngenerierung verbessert werden, die prozessbedingte Ungenauigkeiten kompensiert.

»Unser Umformverfahren kann überall dort eingesetzt werden, wo Blechwerkstücke in Kleinserie gefragt sind«, so Schäfer. Typische Anwendungen sind Blechprototypen in der Automobil- sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie. Aber auch spezielle Blechverkleidungen, Gefäße für die Medizintechnik oder frei geformte Fassaden- und Dachelemente für Gebäude lassen sich mit dem Verfahren herstellen – in kleinen Losgrößen bis hin zum Unikat, direkt vor Ort, in einer kostengünstigen Fertigungseinheit.

Ansprechpartner:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik
und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Timo Schäfer
Telefon: 0711/970-1221
E-Mail: timo.schäfer@ipa.fraunhofer.de

Timo Schäfer | Fraunhofer IPA
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Dresdner Forscher drucken die Welt von Morgen
08.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

nachricht Neues Verfahren bringt komplex geformte Verbundwerkstoffe in die Serie
23.01.2017 | Evonik Industries AG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie