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![]( "Buchcover ISBN 9783844060454")
Spaltprofilieren von Blechen mit nicht-linearem Bandkantenverlauf
von Wolfram SchmittDie Dissertation „Spaltprofilieren von Blechen mit nicht-linearem Bandkantenverlauf“ widmet sich der Ausweitung des mittels Spaltprofilieren herstellbaren Formenspektrums auf integral verzweigte Blechbauteile mit einer nicht-linear verlaufenden Bandkante. Sie leistet einen Beitrag zur Herstellung von performanten Leichtbaulösungen und funktionalen Elementen, welche sich an dem bionischen Vorbild verzweigter, lastangepasster Bauteilgestaltung orientieren. Im Mittelpunkt der Arbeit stehen die Fragen nach der umformtechnischen Verfahrenscharakterisierung, den maßgeblichen Sensitivitäten auf Prozess- und Geometriegrößen sowie dem fertigungstechnischen Machbarkeitsnachweis. Diese werden sowohl mittels analytischer und numerischer als auch mit Hilfe experimenteller Methoden beantwortet. Dabei werden die hinreichend bekannten Mechanismen des linearen Spaltprofilierens auf den neuen Prozess übertragen, der es nunmehr erlaubt, auch nicht linear verlaufende Verzweigungen herzustellen.
Die Arbeit fokussiert die Verfahrensgrundlagen des flexiblen Spaltprofilierens, die Werkzeugentwicklung und Verfahrensimplementierung sowie die Erarbeitung von Prozesscharakteristika, welche mittels Finiter Elemente Simulation hergeleitet und extrahiert werden. Letztere dient gleichzeitig zur umfassenden, umformtechnischen Charakterisierung des flexiblen Spaltprofilierens und gibt Aufschlüsse über die im Realprozess zu erwartenden, prozessinhärenten Phänomene. Diese entwickeln sich beim flexiblen Spaltprofilieren ausgehend von einem variierenden Spaltwalzeneingriff in die Blechbandkante und führen zu einem sich über der Versuchsstrecke inhomogen entwickelnden Verlauf von Umformkraft und Geometriegrößen.
Neben der idealisierten, theoretischen Betrachtung dieses Wirkzusammenhangs durch analytische und numerische Methoden erfolgt die reale Prozessimplementierung und Bauteilherstellung mittels des im Rahmen der Arbeit entwickelten Werkzeugsystems auf Basis einer Parallelkinematik. Hierbei wird, aufbauend auf einer Werkzeugsteuerung mit offener Wirkungskette, das Potential einer Prozessregelung nachgewiesen. Diese ermöglicht es, das kraftabhängige Werkzeugverhalten, bedingt durch sich instationär entwickelnde Umformkräfte beim flexiblen Spaltprofilieren, von der Stellgenauigkeit des Werkzeugsystems zu entkoppeln. Weiterhin dient ein analytischer Ansatz zur Projektion des Maschinenverhaltens auf die Versuchsergebnisse und erlaubt so die Ableitung von Gestaltungshinweisen zur steuerungstechnischen und konstruktiven Verfahrensoptimierung.
Eine Validierung der numerischen Simulation mittels der Ergebnisse aus der Realimplementierung des flexiblen Spaltprofilierens sichert abschließend die numerische Prozesscharakterisierung ab und erlaubt eine Verallgemeinerung der erarbeiteten Ergebnisse.
Die Inhalte der Dissertation dienen – sowohl vor dem Hintergrund der entwickelten Werkzeugtechnologie als auch angesichts der detektierten Effekte und Sensitivitäten - als Grundlage für die zukünftige Realisierung einer neuartigen Bauteilklasse nicht-linear verzweigter Blechstrukturen mittels Spaltprofilieren.
Die Arbeit fokussiert die Verfahrensgrundlagen des flexiblen Spaltprofilierens, die Werkzeugentwicklung und Verfahrensimplementierung sowie die Erarbeitung von Prozesscharakteristika, welche mittels Finiter Elemente Simulation hergeleitet und extrahiert werden. Letztere dient gleichzeitig zur umfassenden, umformtechnischen Charakterisierung des flexiblen Spaltprofilierens und gibt Aufschlüsse über die im Realprozess zu erwartenden, prozessinhärenten Phänomene. Diese entwickeln sich beim flexiblen Spaltprofilieren ausgehend von einem variierenden Spaltwalzeneingriff in die Blechbandkante und führen zu einem sich über der Versuchsstrecke inhomogen entwickelnden Verlauf von Umformkraft und Geometriegrößen.
Neben der idealisierten, theoretischen Betrachtung dieses Wirkzusammenhangs durch analytische und numerische Methoden erfolgt die reale Prozessimplementierung und Bauteilherstellung mittels des im Rahmen der Arbeit entwickelten Werkzeugsystems auf Basis einer Parallelkinematik. Hierbei wird, aufbauend auf einer Werkzeugsteuerung mit offener Wirkungskette, das Potential einer Prozessregelung nachgewiesen. Diese ermöglicht es, das kraftabhängige Werkzeugverhalten, bedingt durch sich instationär entwickelnde Umformkräfte beim flexiblen Spaltprofilieren, von der Stellgenauigkeit des Werkzeugsystems zu entkoppeln. Weiterhin dient ein analytischer Ansatz zur Projektion des Maschinenverhaltens auf die Versuchsergebnisse und erlaubt so die Ableitung von Gestaltungshinweisen zur steuerungstechnischen und konstruktiven Verfahrensoptimierung.
Eine Validierung der numerischen Simulation mittels der Ergebnisse aus der Realimplementierung des flexiblen Spaltprofilierens sichert abschließend die numerische Prozesscharakterisierung ab und erlaubt eine Verallgemeinerung der erarbeiteten Ergebnisse.
Die Inhalte der Dissertation dienen – sowohl vor dem Hintergrund der entwickelten Werkzeugtechnologie als auch angesichts der detektierten Effekte und Sensitivitäten - als Grundlage für die zukünftige Realisierung einer neuartigen Bauteilklasse nicht-linear verzweigter Blechstrukturen mittels Spaltprofilieren.