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Goran Grzancic
Verfahrensentwicklung und Grundlagenuntersuchungen zum Inkrementellen Profilumformen
In Zeiten hoher Produktdiversifikation, insbesondere angetrieben durch individuelle, kundenspezifische Produktgestaltung, ist ein Anstieg der Variantenvielfalt von Produkten in vielen Industriezweigen zu beobachten. Die an die jeweiligen Fertigungssysteme und -prozesse gestellten Anforderungen ändern sich dahingehend, dass eine wesentlich höhere Fertigungsflexibilität notwendig ist. Diese Forderung wirkt sich ebenfalls auf die Herstellung von Profilen aus. Zusätzlich besteht hierbei allerdings der Bedarf an gewichtsoptimierten Strukturen, die einen wesentlichen Beitrag zum Leichtbau leisten. Großes Potenzial, den beiden Anforderungen gerecht zu werden, weist das neuartige Verfahrensprinzip des Inkrementellen Profilumformens auf.
Um das Potenzial nutzbar zu machen, ist der Aufbau eines physikalischen Prozessverständnisses notwendig. Diesbezüglich erfolgt im Rahmen dieser Arbeit zunächst die systematische Entwicklung einer entsprechenden Maschinentechnologie. Darauf aufbauend wird die im Fokus dieser Arbeit liegende Prozessanalyse durchgeführt, in der zunächst die physikalischen Grundlagen des Umformprozesses erarbeitet werden. Dabei wird ein analytisches Prozessmodell zur Vorhersage der Formänderungen sowie zur Berechnung der wirkenden Prozesskräfte entwickelt und mit experimentellen sowie numerischen Untersuchungen validiert. Neben den Prozessbetrachtungen erfolgt anschließend eine Analyse der Bauteileigenschaften. Zum einen wird ein Verständnis des komplexen Rückfederungsverhaltens im Profilbauteil entwickelt. Zum anderen wird mithilfe alternativer Prozessführungsstrategien sowie weiterer Werkzeugkonzepte eine signifikante Steigerung der Bauteilgenauigkeit sowie der Oberflächengüte erzielt. Abschließend wird anhand von Machbarkeitsstudien sowie durch das Entwickeln weiterer Technologiekonzepte das große Potenzial des Inkrementellen Profilumformens hinsichtlich der flexiblen Einsetzbarkeit sowie der großen Bauteilvielfalt nachgewiesen.
Um das Potenzial nutzbar zu machen, ist der Aufbau eines physikalischen Prozessverständnisses notwendig. Diesbezüglich erfolgt im Rahmen dieser Arbeit zunächst die systematische Entwicklung einer entsprechenden Maschinentechnologie. Darauf aufbauend wird die im Fokus dieser Arbeit liegende Prozessanalyse durchgeführt, in der zunächst die physikalischen Grundlagen des Umformprozesses erarbeitet werden. Dabei wird ein analytisches Prozessmodell zur Vorhersage der Formänderungen sowie zur Berechnung der wirkenden Prozesskräfte entwickelt und mit experimentellen sowie numerischen Untersuchungen validiert. Neben den Prozessbetrachtungen erfolgt anschließend eine Analyse der Bauteileigenschaften. Zum einen wird ein Verständnis des komplexen Rückfederungsverhaltens im Profilbauteil entwickelt. Zum anderen wird mithilfe alternativer Prozessführungsstrategien sowie weiterer Werkzeugkonzepte eine signifikante Steigerung der Bauteilgenauigkeit sowie der Oberflächengüte erzielt. Abschließend wird anhand von Machbarkeitsstudien sowie durch das Entwickeln weiterer Technologiekonzepte das große Potenzial des Inkrementellen Profilumformens hinsichtlich der flexiblen Einsetzbarkeit sowie der großen Bauteilvielfalt nachgewiesen.
Schlagwörter: Profilumformung; Flexibel; Umformtechnik
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