Segment-hydroelastischen Niederhaltersystems

Entwicklung eines segment-hydroelastischen Niederhaltersystems für Tiefziehprozesse

 

Problemstellung

Während des konventionellen Tiefziehens von nicht rotationssymmetrischen Bauteilen entstehen im Flanschumfang unterschiedliche Formänderungszustände, die dazu führen, dass die Blechdicke in den besonders beanspruchten Flanschbereichen durch hohe tangentiale Druckspannungen zunimmt. Dies führt zu lokal stark überhöhten Flächenpressungen, was die erforderlichen Ziehkräfte erhöht.

Abbildung 1: Tiefziehen nicht rotationssymmetrischer Bauteile (starrer Niderhalter), links: Blechdickenzunahme im Ziehteilflansch bei unterschiedlichen Niederhalterdrücken, rechts: Steigerung der zum Flanscheinzug notwendigen Kräfte
Abbildung 1: Tiefziehen nicht rotationssymmetrischer Bauteile (starrer Niderhalter), links: Blechdickenzunahme im Ziehteilflansch bei unterschiedlichen Niederhalterdrücken, rechts: Steigerung der zum Flanscheinzug notwendigen Kräfte

Zielsetzung

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines segment-hydroelastischen Niederhaltersystems für das Tiefziehen. Grundidee ist dabei, eine an die Blechaufdickung und die Flächenpressung angepasste Segmentierung des Niederhalters zu realisieren. Dazu werden Taschen an der Niederhalterfläche eingebracht, die wie eine Metallmembran wirken. Die Taschen sollen in den Bereichen positioniert werden, in denen die größten Blechaufdickungen und eine geringe Niederhalterpressung während des Tiefziehens mit starrem Niederhalter auftreten sollen.

Abbildung 2: Aktiv-elastische Werkzeugsysteme
Abbildung 2: Aktiv-elastische Werkzeugsysteme

Vorgehensweise

Mit Hilfe numerischer Untersuchungen wird die Blechdickenentwicklung im Flanschbereich eines rechteckigen Modell-Bauteils analysiert. Dabei liegt die Verwendung starrer Tiefziehwerkzeuge unter praxisrelevanten Belastungen zugrunde. Die Ergebnisse von Sensitivitätsanalysen liefern die zeitliche und örtliche Blechdickenverteilung in charakteristischen Bauteilbereichen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden die segment-hydroelastischen Niederhalter mit Hilfe von Werkzeugsimulationen ausgelegt. Neben analytischen und empirischen Betrachtungen zur Dimensionierung der Drucktaschen nach der FKM-Richtlinie, sind numerische Untersuchungen erforderlich. Die Konstruktion und Umsetzung des segment-hydroelastischen Niederhalters sowie die experimentellen Versuche werden am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) in Hannover durchgeführt.

Förderung

Projektförderung durch die Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) und die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)

Projektlaufzeit

2008–2010

Das Projekt wird in Kooperation mit dem Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) Hannover durchgeführt.