Die Chance, klassische Formgebungsgrenzen zu erweitern, liegt darin, schnelle lokale Umformung kombiniert mit klassischen Umformverfahren einzusetzen. Gute Erfolge wurden durch Kombination von elektromagnetischer Umformung und Innenhochdruckumformung erzielt. Formgebung durch Innenhochdruckumformung ist dadurch eingeschränkt, dass die Last auf das Werkstück nur nach außen wirken kann. Sollen rohrförmige Halbzeuge Einschnürungen erhalten, ist die elektromagnetische Umformung die Methode, um komplexe, beidseitige Lastsituationen aufzubauen. Ein weiteres Beispiel ist die Anwendung eines elektromagnetischen Kalibrierungsschritts nach dem Tiefziehen. Dazu werden in den Stempel einer Tiefziehpresse Umformspulen eingebaut. Ein großer Vorteil dieser Prozesskombination ist die Integration der beiden Umformschritte in einem Werkzeug. Ein wichtiges Hilfsmittel beim Werkzeugentwurf und bei der Prozessauslegung ist die rechnergestützte Optimierung der Prozesskette. Im geförderten Forschungsverbund PAK343 wurde ein Verfahren entwickelt, das neben der Simulationsrechnung auch die Auswahl der günstigen Parameter nach mathematischen Kriterien automatisch realisiert. Die Simulationsrechnung basiert auf einer Finite-Elemente-Simulation der gesamten Prozesskette. Optimierungsverfahren, die mit wenigen Auswertungen der Zielfunktion auskommen, wie die Innerer-Punkt-Methode, die im PAK343 verwendet wurde, sind vorteilhaft. Beispielsweise gelang es, mit nur 14 Auswertungen der Zielfunktion einen optimalen Scheitelwert für den Spulenstrom zur elektromagnetischen Kalibrierung zu identifizieren. Für jede einzelne Auswertung wurden 20 min auf einem zeitgemäßen PC benötigt. Die Formgebungsgrenzen sind als sogenannte Nebenbedingungen (Constraints) im Optimierungsverfahren zu berücksichtigen. Bei der Innerer-Punkt-Methode geschieht dies über eine Modifikation der Zielfunktion mittels sogenannter Barrierefunktionen. Im PAK343 wurde ein neues Verfahren entwickelt, um im Rahmen einer mathematischen Optimierungsrechnung Vordehnung und Ratenabhängigkeit berücksichtigen zu können. Die Forschung im DFG-Projekt PAK343 bestätigt, dass die Formgebungsgrenzen klassischer quasistatischer Verfahren der Umformtechnik durch Kombination mit Hochgeschwindigkeitsprozessen erweitert werden können. So wird die technologische Basis für die Herstellung komplexer Bauteile aus schwerer umformbaren Werkstoffen gelegt. Insbesondere Anforderungen an die Bauteilgeometrie, die aus der Forderung nach Leichtbauelementen resultieren, können durch quasistatisch-elektromagnetisch kombinierte Prozessketten realisiert werden.
Leichtbau und hochfeste Werkstoffe fordern die Umformtechnik heraus
MM - Maschinenmarkt. Das IndustrieMagazin ; 37 ; 24-27
2011
4 Seiten, 6 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
elektromagnetisches Umformen , Formbarkeit , Forschungsprojekt , Grenzformänderungskurve , hochfester Werkstoff , Innenhochdruckumformen , Kalibrieren (auf Endmaß bringen) , Kraftfahrzeugbau , Leichtbauweise , Optimierungsalgorithmus , Prozessintegration , simulierte Optimierung , Tiefziehen , Tiefziehfähigkeit , Verformungsfähigkeit
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