Mit Blick auf die Individualisierung und Skalierung von Produkten ist in Zukunft eine Zunahme der Variantenvielfalt bei einer zeitgleichen Abnahme von Losgrößen in den verschiedenen Marktsegmenten zu erwarten. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, wird die Nachfrage nach flexibel gebogenen Strukturbauteilen aus Aluminium- und Stahlprofilen voraussichtlich weiter zunehmen. Weiterhin werden Auslegungsmethoden erforderlich sein, welche eine Fertigung der Bauteile mit einem geringen Ausschuss ermöglichen.

Bezüglich einer Auswahl der Biegeverfahren fordert heutzutage der Kunden eine hohe Gestaltungsflexibilität, welche eine kosten- und zeiteffiziente Fertigung eines großen Bauteilspektrums ermöglicht. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind in den vergangenen Jahren eine Vielzahl kinematischer Biegeverfahren entwickelt worden, welche in der Lage sind annähernd beliebig geformte Biegebauteile fertigungstechnisch innerhalb kürzester Zeit umzusetzen. Die Erzeugung der Biegegeometrie erfolgt rein kinematisch durch die koordinierte Relativbewegung von stationären und beweglichen Werkzeugelementen zueinander, wodurch die Krümmung der Biegelinie eines Biegebauteils letztlich durch die Position der Biegewerkzeuge bestimmt wird.

Während der Biegeumformung selbst kommt es am Biegebauteil fertigungsbedingt zu einem charakteristischen Verlauf der Krümmung in den Übergangsbereichen vom geraden Rohr- bzw. Profilabschnitt in den gekrümmten Bogenbereich. Im Bogeneinlauf stellt sich ein von Amplituden geprägter oszillierender Krümmungsverlauf ein. Hingegen nimmt die Krümmung im Bogenauslauf kontinuierlich ab. Eine Beschreibung dieser sich kontinuierlichen ändernden Krümmungsverläufe erfolgt bei der Konstruktion der Biegebauteile in der CAD-Umgebung bisher nicht oder nur unzureichend. Die Folge ist, dass bei einem Vergleich der idealisierten Sollvorgabe mit dem tatsächlichen Verlauf der Biegegeometrie geometrische Abweichungen zwischen beiden Darstellungsformen hervorgehen. Insbesondere im Messprozess führt dies bei einem Soll-Ist-Vergleich zu einer Fehlinterpretation der Biegeergebnisse.

Daher ist in dieser Ausarbeitung ein Produktplanungssystem erarbeitet worden, um eine funktionsund biegegerechte Darstellung von Biegebauteilen zu ermöglichen. Die Aufgabe des Systems besteht darin, im Produktentstehungsprozess die zu erwartende Geometrie des Biegebauteils nach dem Biegevorgang möglichst exakt vorherzusagen. Das dazu erforderliche konstruktionsrelevante Prozesswissen wird dem Konstrukteur durch ein Knowledge-based engineering (KBE)-System zur Verfügung gestellt. Unter Verwendung von zuvor akquiriertem Wissen kann der Konstrukteur seine Biegebauteile frühzeitig prüfen und auf resultierende Abweichungen zur tatsächlichen Biegegeometrie hingewiesen werden.

Weiterhin werden Kompensations- und Korrekturmethoden vorgestellt, welche eine Anpassung der Biegegeometrie unter Berücksichtigung des späteren Verwendungszwecks ermöglichen. Die Methoden erlauben durch die Simulation von Biegekorrekturen eine geometrische Anpassung der herzustellenden Biegebauteile in der Form, dass die Abweichungen zum idealisierten CAD-Modell minimal werden. Zusätzliche Iterationsschritte zur Anpassung der Konstruktionsdaten aber auch der Maschinenparameter durch den Maschinenbediener im Biegeprozess können somit reduziert werden.

Schlagwörter: Drei-Rollen-Schubbiegen; Freiformbiegen; Rohrbiegen; KBE-Systeme; Produktplanung

Forschungsberichte des Lehrstuhls für Umformtechnik