Optimierte Berechnung der abgewickelten Länge beim Biegen von Blech zu Kaltprofilen und Rohren

Optimierte Berechnung der abgewickelten Länge beim Biegen von Blech zu Kaltprofilen und Rohren

 

Problemstellung

Biegen ist eines der am häufigsten angewandten Fertigungsverfahren in der Blechumformung. Ein wesentlicher Schritt bei der Planung von Biegeprozessen besteht in der Bestimmung der Abmessungen des ebenen Blechzuschnitts. Für die Berechnung der abgewickelten Länge bietet der Stand der Technik verschiedene Ansätze. Allerdings führen die verschiedenen Berechnungsvorschriften bei identischer Bauteilgeometrie zu unterschiedlichen Werten für die Länge des erforderlichen Blechzuschnitts [Abbildung 1]. Eine mögliche Ursache für diesen Sachverhalt ist, dass die derzeit verwendeten Berechnungsvorschriften weder die Materialeigenschaften noch die Einflüsse des Biegeverfahrens berücksichtigen. Die Prozessauslegung verlangt so vom Prozessplaner ein hohes Maß an Erfahrung, wenn aufwändige Korrekturschleifen in der Produktion vermieden werden sollen.

Abbildung 1: Die Berechnung der abgewickelten Länge nach dem Stand der Technik liefert unterschiedliche Ergebnisse
Abbildung 1: Die Berechnung der abgewickelten Länge nach dem Stand der Technik liefert unterschiedliche Ergebnisse

Zielsetzung

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erstellung einer Berechnungsempfehlung zur Bestimmung der abgewickelten Länge, die neben der Geometrie des Werkstücks auch werkstofftechnische und verfahrensspezifische Einflüsse berücksichtigt. Ferner sollen geeignete Modellierungsparameter für numerische Simulationen gefunden werden, die die Abbildung von Biegeprozessen ermöglichen. Darüber hinaus soll auch eine experimentelle Methode hergeleitet werden, die die Ermittlung der Position der ungelängten Schicht ermöglicht.

Lösungsweg

Zunächst muss eine geeignete experimentelle Methode entwickelt werden, durch die die Position der Schicht ermittelt werden kann. Parallel dazu können geeignete Versuchswerkzeuge entworfen und gefertigt werden. Anschließend wird in Versuchen der Einfluss von Geometrie, Werkstoff und Biegeverfahren auf die Position der ungelängten Faser und somit auf die abgewickelte Länge ermittelt [Abbildung 2]. Diese Versuche können ferner zur Erstellung von numerischen Simulationen genutzt werden, damit geeignete Modellierungsparameter gefunden werden können. Abschließend wird ein Berechnungsmodell entwickelt, das die Versuchsergebnisse bestmöglich beschreibt.

Abbildung 2: Vorgehensweise zur Identifizierung der Einflussgrößen auf die abgewickelte Länge
Abbildung 2: Vorgehensweise zur Identifizierung der Einflussgrößen auf die abgewickelte Länge

Förderhinweis:

Das IGF-Vorhaben 17002 N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Darüber hinaus möchten wir uns bei allen Industriepartnern, die das Forschungsprojekt „Optimierte Berechnung der abgewickelten Länge beim Biegen von Blech zu Kaltprofilen und Rohren“ unterstütz haben, für die gute Zusammenarbeit bedanken:

  • data M Sheet Metal Solutions GmbH, Valley
  • Dreistern GmbH & Co. KG, Schopfheim
  • European Cold Rolled Section Association, Düsseldorf
  • Gebhardt-Stahl GmbH, Werl
  • Indukant GmbH, Lennestadt
  • Profilmetall GmbH, Hirrlingen
  • RAS Reinhardt Maschinenbau GmbH, Sindelfingen
  • SSAB EMEA AB, Borlänge (Schweden)
  • ThyssenKrupp Steel Europe AG, Duisburg
  • UBECO GmbH, Iserlohn
  • Verband der Deutschen Federindustrie, Hagen
  • Wilhelm Bertrams GmbH & Co. KG, Leichlingen