Klaus Siegert Bücher
Das Lehr- und Fachbuch führt in die Grundlagen der Blechumformung ein und erläutert, wie entsprechende Verfahren in die industrielle Fertigung integriert werden. Ausgewählte Verfahren wie z. B. das Falzen und Feinschneiden werden vergleichend dargestellt. Als weitere Themen behandeln die Experten die „Vorherbestimmbarkeit finaler Produkteigenschaften“, die „Steigerung der Produktivität“ und die „Reduzierung der Fertigungskosten“. Dabei werden Prozesse diskutiert, die bei sich ändernden Produkteingangsparametern für eine konstante Produktgüte sorgen.
Durch den Einsatz von Trockenschmierstoffen auf Aluminiumblechen kann die Reibung zwischen Umformgut und Werkzeug vermindert werden. Dadurch ergibt sich eine Vergrößerung des möglichen Ziehverhältnisses und eine Erweiterung des Arbeitsbereiches. Mit heißhärtenden Klebstoffen lässt sich mit hohen Klebfestigkeiten auf mit mineralölbasierten Trockenschmierstoffen beschichteten Aluminiumblechen langzeitstabil kleben. Sollte es dennoch erforderlich sein, den Trockenschmierstoff vor dem Kleben zu entfernen, kann auch auf den gereinigten Oberflächen gut geklebt werden. Mit tensidbasierten Trockenschmierstoffen war das nur sehr eingeschränkt möglich. Eine Reinigung vor dem Kleben ist empfehlenswert. Im Hinblick auf eine schmierstoffarme Blechumformung leistet das Projekt somit einen weiteren Beitrag.
Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung von Verrippungsstrategien für Großwerkzeuge wie Tiefzieh-, Abkant-, Durchstell-, Schneid- und Nachformwerkzeuge, um optimale Verrippungsgeometrien für gegebene Rahmenbedingungen zu ermitteln. Diese Strategien unterstützen Konstrukteure bei der Werkzeugkonstruktion, indem sie für spezifische Anwendungsfälle optimale Lösungen bieten, was die Verrippungsgestaltung vereinfacht und die benötigte Zeit für die Konstruktion reduziert. Die Strategien sind so konzipiert, dass sie mit parametrisierten Verrippungsgeometrien in die rechnerunterstützte Konstruktion integriert werden können. Die Werkzeuge wurden in Funktionsbereiche wie Aktivflächen, Gegenhalteflächen, Ziehrahmenflächen und Unterstützungsflächen unterteilt, für die Anforderungsprofile erstellt und optimale Verrippungsgeometrien ausgewählt wurden. Die Abmessungen der Geometrien wurden durch FE-Untersuchungen optimiert, und geeignete Parameterkombinationen wurden vorgeschlagen. Konstruktionsmethodiken für die einzelnen Geometrien wurden erarbeitet, und allgemeingültige Strategien für Tiefzieh- und Folgewerkzeuge abgeleitet. Diese Strategien ermöglichen optimale Werkzeugsteifigkeit bei minimalem Gewicht. Bei Tiefziehwerkzeugen wurde zwischen zwei Strategien unterschieden: der „versetzten Verrippung“ für konventionelle Werkzeuge und der „segmentelastischen Niederhalter und prismatisch verrippte Matrize“ für moderne Vielpunktziehvo
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Online 3D-Erfassung der Oberflächenstrukturen von Feinblechen und Werkzeugen vor und nach der Umformung bzw. nach vorgegebenen Abpressungen mit anschließender Auswertung und Bewertung der Messergebnisse. Auf Anregung des Instituts für Umformtechnik der Universität Stuttgart wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Technische Optik der Universität Stuttgart ein Streifenprojektions-Oberflächenmessgerät so modifiziert, dass es als portables Gerät im Presswerk eingesetzt werden kann. Mikrooberflächen von Blechen und Werkzeugen können hiermit in Millisekunden berührungslos dreidimensional messtechnisch erfasst werden. Es wurden sowohl die Strukturen von Werkzeugoberflächen als auch von Blechoberflächen erfasst. Dabei wurde auch der Einfluss der Schmierstoffmenge bei der Erfassung der Oberflächenstrukturen von Feinblechen näher untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Schmierstoffmenge unter 0,05 g/m2 bei der Oberflächenaufnahme noch zulässig sind. Für polierte Oberflächen ist eine Reinigung der Oberfläche jedoch empfehlenswert. Anhand eines PTB-Rauhnormals, mit Angaben zu Rauhwerten und Profilschrieben aus dem amtlichen Kalibrierschein der Physikalisch Technischen Bundesanstalt, wurden die Genauigkeit der gemessenen Oberflächendaten bestätigt.
Im Rahmen dieser Ausführungen wurde das Umformverhalten zusammengeschweißter Platinen untersucht. Grundlagenuntersuchungen zur Bestimmung der Werkstoffkennwerte wurden durchgeführt, und vereinfachte Grenzformänderungsschaubilder erstellt. Der Zugversuch, der Flachzugversuch mit behinderter Querkontraktion und der hydraulische Tiefungsversuch wurden eingesetzt, da hier kein Einfluss der Reibung gegeben ist. Ein segmentiertes Versuchswerkzeug wurde konstruiert, um die Verfahrensgrenzen beim Ziehen von Karosserieteilen zu ermitteln. Der Niederhalter war segmentiert, um Platinen mit gleicher und unterschiedlicher Blechdicke umformen zu können. Für quetschnahtgeschweißte Platinen wurden definierte Aussparungen in die Niederhaltersegmente eingebracht. Abhängig von der Platinengeometrie, der Blechdickenkombination und des Schweißverfahrens wurde der Arbeitsbereich des Ziehwerkzeugs bestimmt. Optimierungen der Platinengeometrie, der Schmiermittelmenge und der Krafteinleitung verringerten die Faltenbildung im Ziehteilflansch und vergrößerten den Arbeitsbereich. Bei unterschiedlichen Blechdicken muss der Blechdickensprung genau ins Werkzeug eingearbeitet werden. Untersuchungen mit einem flexiblen Elastomersegment zeigten, dass bei St 1405 gute Ziehergebnisse erzielt wurden, während bei ZStE 340 Faltenbildung auftrat. Eine Werkzeugkonstruktion wurde vorgestellt, die Blechdickensprünge und -schwankungen ausgleicht, ohne Komponenten auszut
Im ersten Schritt dieser Untersuchung wurde ein Vergleich mehrerer auf dem Markt erhältlicher Oberflächenmeßgeräte durchgeführt. Neben dem Tastschnittgerät sind zwei optische 3D-Meßgeräte, die die Oberfläche mit einem Infrarot-Laser erfassen und ein weiteres optisches 3D-Meßgerät, das nach dem Prinzip der Streifenprojektion arbeitet, in die Untersuchung mit einbezogen worden. Dabei zeigte sich, daß die erhaltenen Meßergebnisse sehr stark sowohl vom gewählten Meßgerät bzw. Geräteprinzip als auch von den wahlweise einstellbaren Meßparametern der einzelnen Geräte (Meßfeld, cut-off ... ) abhängen. Favorisiert wurde schließlich das nach dem Prinzip der Streifenprojektion arbeitende Meßgerät, da es aufgrund seiner Meßzeit von weniger als 100 ms und der daraus folgenden geringen Störungsanfälligkeit hervorragende Perspektiven für den industriellen Einsatz bietet. Hauptziel der vorliegenden Arbeit war es, ein Verfahren bzw. eine Methode zu entwickeln, mit der es schnell und einfach möglich ist, das tribologische Verhalten verschiedener Oberflächenstrukturen von Feinblechen beschreiben zu können. Da mit den im Tastschnittverfahren gewonnenen linienförmigen Rauheitsparametern keine eindeutige Charakterisierung der vorliegenden Oberflächenstrukturen möglich ist, wurde der völlig neue Weg beschritten, aus einer dreidimensionalen Darstellung der Oberflächentopographie Kenngrößen abzuleiten.