TR73

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T04 - Thermisches Gradieren



Inkrementelle Blechmassivumformung unter Anwendung thermisch gesteuerter Gradierungsmechanismen

Projektstatus: abgeschlossen

Letztes Update: 29.09.2020



Mitglieder


Ziel des Forschungsvorhabens ist die Homogenisierung der Wandstärke beim Randaufdicken sowie die Reduzierung der Werkzeugbelastung beim nachgelagerten Verzahnen. Hierzu sind die für inkrementelle Blechmassivumformprozesse genannten Grundlagenkenntnisse um den Einfluss thermischer Gradierungsmechanismen zu erweitern.

Zur Erfüllung industrieller Taktzeitanforderungen liegt der Fokus auf Prozessrouten mit kontinuierlich rotierenden Aufdick- und Verzahnungswerkzeugen, welche radial zugestellt werden.

Hierbei werden, wie auch in den vorangegangenen Förderperioden, rotationssymmetrische Zahnräder mit einem Modul von m = 1,5 mm hergestellt. Die bei diesen Prozessrouten beabsichtigte thermische Gradierung ermöglicht im vorgelagerten Randverdickungsprozess die gezielte lokale Herabsetzung der Fließspannung. Der nachgelagerte Verzahnungsprozess profitiert hiervon durch eine reduzierte Werkzeugbelastung und einen verbesserten Werkstofffluss.

Forschungsinhalte des Transferprojektes (Abb. unten) sind in erster Linie die numerische und analytische Auslegung des für die Umformung notwendigen Temperaturfeldes mit dessen Hilfe im Anschluss die geometrischen und mechanischen Eigenschaften der Randaufgedickten Bauteile eingestellt werden kann. Im letzten Schritt wird noch die Einstellung der Werkzeugstandmenge betrachtet. Als übergeordnetes Ziel des Forschungsprojektes gilt die Homogenisierung des Werkstoffflusses und die Erhöhung der Werkzeugstandmenge.

Ein Problem der inkrementellen Blechmassivumformung liegt darin, dass bei der Randaufdickung einer Blechronde ausschließlich die äußere Blechkante stark verdickt wird und die Blechdicke radial zur Rondenmitte hin stark abfällt. Durch eine thermische Gradierung der Blechronde soll die Fließspannung lokal herabgesetzt werden. Dadurch soll der axiale Werkstofffluss gesteuert und die Bauteileigenschaften homogenisiert werden.

Die Bearbeitung des DFG-Transferprojekts erfolgt in Kooperation mit den Industriepartnern Winkelmann Powertrain Components GmbH, thyssenkrupp Hohenlimburg GmbH, Faurecia Autositze GmbH und voestalpine High Performance Metals Deutschland GmbH. In ersten Untersuchungen werden Erwärmungsstrategien zur Einstellung des Temperaturprofils bewertet.

 


Arbeitskreise


Veröffentlichungen

    2020

    • Wernicke, S.; Thier, U.; Hahn, M.; Tekkaya, A.: Controlling material flow in incremental sheet-bulk metal Forming by thermal grading. In: Procedia Manufacturing, 50(2020), ELSEVIER, S. 257-264
    • Gallus, S.; Wernicke, S.; Hahn, M.; Tekkaya, A.: Erweiterung der Prozessgrenzen beim Inkrementellen Blechmassivumformen durch Thermisches Gradieren der Halbzeuge. In: Extended Abstract im Tagungsband des 23. Umformtechnischen Kolloquium Hannover – Innovationspotentiale in der Umformtechnik, 04. - 05. März, (2020), veröffentlicht
    • Gallus, S.; Wernicke, S.; Hahn, M.; Tekkaya, A.: T03: Inkrementelle Blechmassivumformung unter Anwendung thermisch gesteuerter Gradierungsmechanismen. In: Poster-Session im Rahmen des 23. Umformtechnischen Kolloquium Hannover – Innovationspotentiale in der Umformtechnik, 04. - 05. März., (2020), veröffentlicht
    • Wernicke, S.; Rosenthal, S.; Hahn, M.; Tekkaya, A.: Incremental Sheet-Bulk Metal Forming by application of thermal-controlled grading mechanisms. In: Lecture Notes in Production Engineering - Sheet-Bulk Metal Forming, (2020), Springer Nature Switzerland AG, akzeptiert