Tiefziehen verzweigter Bleche

Tiefziehen verzweigter Bleche

 

Problemstellung

Wirkmedienbasierte Umformverfahren bieten gegenüber konventionellen Ziehverfahren ein hohes Maß gestalterischer Freiheit. Neben bekannten Nebenformelementen wie z.B. Sicken, Noppen und Montageflächen können Versteifungen auch als Stringer realisiert werden. Solche Strukturen bieten ein breites Anwendungsgebiet wie z.B. auf Kuppeldächern, im Brückenbau, in Autokarosserien, im Flugzeugbau oder in der Verpackungs- und Möbelindustrie.

Zielsetzung

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Schaffung einer technologischen Grundlage für die Bereitstellung mehrfach gekrümmter, mit geraden Stützrippen versehener Blechstrukturen in Integralbauweise [siehe Abbildung]. Die bei der Umformung maßgeblich wirkenden Mechanismen sollen hierzu erarbeitet und die Verfahrensgrenzen bestimmt werden. Ferner sollen die Einflüsse der vorgelagerten Umformschritte auf das Tiefziehen sowie auf die Versagensgrenzen untersucht werden. Daraus werden verfahrensspezifische Restriktionen bezüglich der Bauteil- und Steggeometrie als auch der Steganordnung abgeleitet.

Vorgehensweise

Mithilfe von FE-Berechnungen werden der Materialfluss, die Blechaufdickung im Flanschbereich, der Umformgrad sowie die Spannungen und Dehnungen im Bauteilboden sowie in den Stegen untersucht. Darauf aufbauend erfolgt die Auslegung der Werkzeugsysteme sowie die Bestimmung der Strategien zur Prozessführung. Die experimentell bestimmten Prozessparameter werden in Form eines Arbeitsdiagramms dargestellt. Die Veranschaulichung der methodischen Vorgehensweise sowie der Ergebnisse erfolgt am Beispiel von Demonstratoren. Es werden gleichsinnig (synklastisch) gekrümmte Schalen mit Versteifungen im inneren und äußeren Bereich des Bauteils realisiert.

Ergebnisse

Die Umformbarkeit von stegversteiften Blechen in Differentialbauweise konnte bereits erfolgreich nachgewiesen werden (siehe Abbildung [1]). Weiterführende Arbeiten verfolgen das Ziel, das Halbzeugspaktrum auf verzweigte Bleche in Integralbauweise zu erweitern.

[1] IHU geformtes Bauteil mit Stegen in Bauteillängsrichtung, Stegblech aus Ausgangsblech und Stegblech lasergeschweißt (Differentialbauweise)
[1] IHU geformtes Bauteil mit Stegen in Bauteillängsrichtung, Stegblech aus Ausgangsblech und Stegblech lasergeschweißt (Differentialbauweise)

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
im Rahmen des Sonderforschungsbereiches SFB 666 – „Integrale Blechbauweisen höherer Verzweigungsordnung – Entwicklung, Fertigung, Bewertung“.