TR73

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A1 - Tiefziehen



Verfahrenskombination zur umformtechnischen Herstellung von verzahnten, dünnwandigen Funktionselementen aus prozessoptimierten Blechhalbzeugen

Projektstatus: laufend

Letztes Update: 01.10.2020



Mitglieder


Das Ziel des Projekts A1 in der dritten Förderperiode des SFB-TR73 ist die Herstellung beanspruchungsangepasster Funktionsbauteile mit Funktionselementen an beiden Seiten der Zarge mittels Verfahren der Blechmassivumformung durch den Einsatz prozessübergreifender Prozessführungsstrategien. Letztere ermöglichen eine durchgängige Analyse des gesamten Produktentstehungsprozesses von der Umformung bis zum Einsatzverhalten von Funktionsbauteilen aus recycelbaren Stahlwerkstoffen.

Die gezielte Materialvorverteilung, welche für die Ausformung der Funktionselemente notwendig ist, wird durch den Einsatz von Tailored Blanks ermöglicht. Diese werden mittels der Verfahren Taumeln und flexibles Walzen hergestellt.  Die Realisierung beidseitiger Funktionselemente führt zu neuen Herausforderungen hinsichtlich der axialen, radialen und tangentialen Stoffflusssteuerung. In diesem Zusammenhang ist zu analysieren, welche Wechselwirkungen zwischen beidseitigen Formelementen in Bezug auf Lage, Art und Anordnung bei der Halbzeugherstellung auftreten.Weiterhin wird angestrebt, Funktionselemente bereits in der Halbzeugherstellung vorzuformen, welche in einem anschließenden Umformprozess endkonturnah ausgeformt werden, wodurch eine Erweiterung der Formgebungsgrenzen ermöglicht wird.

Die gezielte Auslegung der Bauteile bezüglich ihrer geometrischen und mechanischen Eigenschaften erfordert zudem Untersuchungen zur Dauerfestigkeit. Resultierende Erkenntnisse sollen die Auswahl einer maßgeschneiderten Prozesskette unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Bauteile erlauben. Die entwickelten Strategien werden vergleichend bewertet und ein Prozessfenster für die Herstellung von Funktionsbauteilen mittels Verfahrenskombination unter Einsatz von Tailored Blanks aufgestellt.

Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes ist die grundlagenwissenschaftliche Untersuchung zur umformtechnischen Herstellung von Blechbauteilen mit integrierten Funktionselementen durch die Kombination von Blech und Massivumformverfahren. Zur Analyse wurde als Modellprozess eine einstufige Prozesskombination aus Tiefziehen und Stauchen entwickelt, in der ein Napf tiefgezogen und dessen Zarge gestaucht wird. Dadurch können Verzahnungen realisiert oder Vorformen eines Nebenformelementes wie des offenen Mitnehmers nach dem Tiefziehen kalibriert werden. Neben dem Einsatz weicher Tiefziehgüten in der ersten Projektphase konnten Dualphasenstähle für den Einsatz in der Blechmassivumformung erfolgreich qualifiziert werden.

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Arbeitskreise


Veröffentlichungen

    2021

    • Vogel, M.; Schulte, R.; Kaya, O.; Merklein, M.: Manufacturing of tailored blanks with pre-shaped involute gearings by using a flexible rolling process and its application in a sheet-bulk metal forming process. In: The 13th International Conference on the Technology of Plasticity, (2021), akzeptiert

    2020

    • Vogel, M.; Schulte, R.; Hetzel, A.; Lechner, M.; Merklein, M.: Verfahrenskombination zur umformtechnischen Herstellung von verzahnten, dünnwandigen Funktionselementen aus prozessoptimierten Halbzeugen. In: Bernd-Arno Behrens (Hrsg.): Aktuelle Entwicklungen im Bereich der Umformtechnik - 23. Umformtechnisches Kolloquium Hannover 04. und 05. März 2020, (2020), Hannover: TEWISS, S. 178

    2019

    • Hetzel, A.; Schulte, R.; Degner, J.; Merklein, M.: Maßgeschneiderte Halbzeuge - Umformtechnische Herstellung von Funktionsbauteilen zur Realisierung von Leichtbaukomponenten109(2019)10, Werkstattstechnik online, S. 745-749
    • Löffler, M.; Schulte, R.; Freiburg, D.; Biermann, D.; Stangier, D.; Tillmann, W.; Merklein, M.: Control of the material flow in sheet-bulk metal forming using modifications of the tool surface. In: International Journal of Material Forming, 12(2019), S. 17-26
    • Vogel, M.; Schulte, R.; Freiburg, D.; Lechner, M.; Biermann, D.; Merklein, M.: Maßgeschneiderte Werkzeugoberflächen in einem flexibeln Walzprozess. In: M. Merklein, B.-A. Behrens, A. E. Tekkaya (Hrsg.): 4. Workshop Blechmassivumformung, (2019), FAU University Press, S. 89-108
    • Vogel, M.; Merklein, M.: Manufacturing of tailored blanks by orbital forming with a two-sided material thickening. In: Journal of Material Processing Technology, (2019), S. 116491
    • Vogel, M.; Merklein, M.: Flexible rolling of rotational symmetric tailored blanks with a two-sided thickness profile. In: Procedia Manufacturing, (2019), S. 139-146
    • Schulte, R.; Graser, M.; Merklein, M.: Enhancement of Forming Limits for Aluminum in Sheet-bulk Metal Forming by Local Laser Heat Treatment. In: Yannis Korkolis, Brad Kinsey, Marko Knezevic, and Nikhil Padhye (Hrsg.): Proceedings of NUMIFORM 2019: The 13th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes, (2019), S. 333-336
    • Schulte, R.; Merklein, M.: Manufacturing of functional aluminum components by using sheet bulk metal forming processes. In: Dimitrov, Dimiter; Hagedorn-Hansen, Devon; Von Leipzig, Konrad (Hrsg.): International Conference on Competitive Manufacturing (COMA 19) Proceedings, (2019), S. 331-336
    • Hildenbrand, P.: Entwicklung einer Methodik zur Herstellung von Tailored Blanks mit definierten Halbzeugeigenschaften durch einen Taumelprozess. In: Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack (Hrsg.): FAU Studien aus dem Maschinenbau, (2019), Erlangen: FAU University Press, veröffentlicht
    • Schulte, R.; Lechner, M.; Merklein, M.: Fundamental analysis of the application of hybrid semi-finished products in sheet-bulk metal forming. In: 1st International Conference on Advanced Joining Processes AJP 2019, (2019), auf CD veröffentlicht

    2018

    • Hildenbrand, P.; Lechner, M.; Vogel, M.; Herrmann, H.; Merklein, M.: Orbital forming of tailored blanks with two-sided local material thickening. In: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 97(2018), S. 1-10
    • Vogel, M.; Merklein, M.: Manufacturing of process adapted tailored blanks by a flexible rolling process using the aluminum alloy AA6016. In: Procedia Manufacturing, 15(2018), S. 1224-1231
    • Vogel, M.; Merklein, M.: Oberflächenanalyse von Tailored Blanks hergestellt durch ein Taumelverfahren. In: Lehrstuhl für Umformtechnik, Montanuniversität Leoben, Bruno Buchmayr (Hrsg.): XXXVII. Verformungskundliches Kolloquium, (2018), S. 91-96

    2017

    • Kirchen, I.; Vogel-Heuser, B.; Hildenbrand, P.; Schulte, R.; Lechner, M.; Vogel, M.; Merklein, M.: Data-driven Model Development for Quality Prediction in Forming Technology. In: 15th IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN), (2017), S. 775-780
    • Schulte, R.; Frey, P.; Hildenbrand, P.; Vogel, M.; Betz, C.; Lechner, M.; Merklein, M.: Data-Based Control of A Multi-Step Forming Process. In: Journal of Physics: Conference Series, (2017), S. 012037
    • Schulte, R.; Hildenbrand, P.; Vogel, M.; Lechner, M.; Merklein, M.: Analysis of fundamental dependencies between manufacturing and processing Tailored Blanks in sheet-bulk metal forming processes. In: Procedia Engineering, (2017), S. 305-310
    • Schulte, R.; Lechner, M.; Vogel, M.; Hildenbrand, P.; Merklein, M.: Umformtechnische Herstellung von Funktionsbauteilen aus Tailored Blanks durch Blechmassivumformverfahren. In: 22. Umformtechnisches Kolloquium Hannover – Innovationspotentiale in der Umformtechnik. 15./16.03.2017, (2017), veröffentlicht
    • Vogel, M.; Lechner, M.; Hildenbrand, P.; Schulte, R.; Merklein, M.: Manufacturing of tailored blanks by flexible rolling and its application in a sheet-bulk metal forming process. In: Wieland (Hrsg.): Proceedings SCT2017, (2017), Verlag Stahleisen GmbH, auf CD veröffentlicht
    • Schulte, R.; Hildenbrand, P.; Lechner, M.; Merklein, M.: Designing, manufacturing and processing of Tailored Blanks in a sheet-bulk metal forming process. In: Procedia Manufacturing, (2017), S. -

    2016

    • Schulte, R.; Schneider, T.; Lechner, M.; Merklein, M.: Interaction of various functional elements in thin-walled cups formed by a sheet-bulk metal forming process. In: K. Saanouni (Hrsg.): NUMIFORM 2016: The 12th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes , MATEC Web Conf. , (2016), S. 07003