Auslegung und Anwendung prozessangepasster Halbzeuge für Verfahren der Blechmassivumformung

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Diss. Reihe Maschinenbau, Band 394

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2022-05-19
Issue Year
2022
Authors
Schulte, Robert
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-526-1
Abstract

In the area of tension between ecological and economic challenges, innovative processes are required in the field of production technology in order to be able to meet the increasing demands on new products. In this context, sheet-bulk metal forming represents a promising technology that combines the potentials of established sheet metal and bulk metal forming processes. The central challenges are mainly to ensure sufficient control of the locally varying biaxial and triaxial stress and strain states for the production of near-net-shape functional components. Against this background, the present work deepened and extended the understanding of the process with regard to the design and use of process-adapted semi-finished products in order to be able to increase the material flow control in accordance with the required component properties. As a basis for the investigations, the requirements-based design of a tool geometry to manufacture process-adapted semi-finished products was carried out using a numerical variant simulation, which was subsequently supplemented by a more efficient design approach. The central requirements include the avoidance of identified defect patterns on the externally toothed functional components, which are produced by the single-stage process combination of deep drawing and upsetting. The realisation of a sufficiently high material flow control is one of the basic prerequisites for the efficient production of defect-free functional components made of steel and aluminium alloys in sheet-bulk metal forming processes.

Abstract

Im Spannungsfeld zwischen ökologischen und ökonomischen Herausforderungen werden im Bereich der Produktionstechnik innovative Verfahren benötigt, um die steigenden Anforderungen an neue Produkte erfüllen zu können. Die Blechmassivumformung stellt in diesem Zusammenhang eine vielversprechende Technologie dar, welche die Potentiale etablierter Verfahren der Blech- und Massivumformung kombiniert. Die zentralen Herausforderungen bestehen vor allem in der Sicherstellung einer ausreichenden Kontrolle der lokal variierenden zwei- und dreiachsigen Spannungs- und Dehnungszustände zur Herstellung endkonturnaher Bauteile. Vor diesem Hintergrund wurde in der vorliegenden Arbeit das Prozessverständnis hinsichtlich der Auslegung und des Einsatzes prozessangepasster Halbzeuge vertieft und erweitert, um die Stoffflusskontrolle entsprechend den geforderten Bauteileigenschaften steigern zu können. Als Grundlage der Untersuchungen wurde die anforderungsbasierte Auslegung einer zielführenden Werkzeuggeometrie zur Herstellung prozessangepasster Halbzeuge anhand einer numerischen Variantensimulation durchgeführt, welche nachfolgend um einen effizienteren Auslegungsansatz ergänzt wurde. Die zentralen Anforderungen umfassen die Vermeidung identifizierter Fehlerbilder an den außenverzahnten Funktionsbauteilen, welche durch die einstufige Verfahrenskombination aus Tiefziehen und Stauchen hergestellt werden. Die Realisierung einer ausreichend hohen Stoffflusskontrolle ist bei Verfahren der Blechmassivumformung eine der Grundvoraussetzungen für die effiziente Herstellung fehlerfreier Funktionsbauteile aus Stahl- und Aluminiumlegierungen.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
394
Citation
mb.fau.de/diss
Notes
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-525-4
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