Dirk Landgrebe Boeken

The process of flue-induced incremental sheet metal forming with globally warmed plates is transferred to lightweight materials (such as magnesium and aluminum materials). This represents a significant step for the production of high quality lightweight sheet metal parts in small quantities. Especially components of aviation, energy (wind power plant fairing kit), the automotive industry (individual hoods and fenders) but also the luxury furniture industry, showing more and more individual products, smaller quantities and shorter product life cycles, can now be produced with modern production methods.

Beim Falzkleben von Stahl-CFK- und Aluminium-CFK-Baugruppen mittels werkzeuggebundenem Falzen und Rollfalzen treten durch die im Falzprozess wirkenden Kräfte keine Strukturschädigungen im CFK auf. Im anschließenden Lackprozess bei max. 200°C kommt es zur Delta-Alpha-Problematik, da der Wärmeausdehnungskoeffizient des FVK-Innenteils sich wesentlich von dem des metallischen Außenteils unterscheidet, was bei der Erwärmung und Abkühlung zu Relativbewegungen im Verbund führt. Diese und der nach der Klebstoffaushärtung auftretende Verzug der Baugruppen werden simulativ erfasst und konstruktive Maßnahmen untersucht, um den Verzug der Falzbaugruppen zu verringern. Ursachen für Korrosion im Falz können durch eine geeignete Klebstoffauswahl und Optimierung des Falzprozesses vermieden werden.

Das Rollfalzen gilt gegenwärtig als Alternative zum Maschinenfalzen. Als neues Verfahren wird das Zangenfalzen bezüglich der erreichbaren Falzqualität und erforderlichen Prozesszeiten für Stahl- und Aluminiumwerkstoffe an geraden und gekrümmten Falzkonturen systematisch untersucht und mit dem etablierten Rollfalzen verglichen. Dieses robotergestützte und inkrementelle Verfahren mit servoelektrischem Antrieb der Falzbacke eröffnet neues Potential für hohe Flexibilität und Produktivität. Ein geringerer Falzverlust und somit eine verbesserte Falzqualität werden beim Zangenfalzen mit hoher Backenfrequenz gegenüber dem Rollfalzen erzielt. Im Kostenvergleich der drei Verfahren ergeben sich wesentliche Unterschiede in den Stückzeiten, die aus den jeweiligen Werkzeuggeschwindigkeiten, den Werkzeugwegen und der Anzahl der Prozessstufen resultieren.

Das Projekt untersucht die Technologien Kurzhubpenetrieren (KHP) und Bidirektionales Tiefziehen (BDD) zur lokalen Beeinflussung von Blecheigenschaften während des Umformprozesses und zur Erweiterung von Umformgrenzen. Die Ergebnisse sind vor allem für Firmen im Druckbehälterbau, in der Hausgeräteindustrie, der automobilen Zulieferindustrie sowie für Hersteller und Lieferanten von Werkzeugen und Servopressen für das Tiefziehen interessant.

Mit dem entwickelten Werkzeugkonzept für die lokale Gradierung von Blechen beim Presshärten werden nachgelagerte Füge-, Umform- und Trenn-Prozesse aufgrund anforderungsgerecht gestalteter Presshärtebauteile verbessert. Die kleinflächige Gradierung wird durch die gezielte Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit einzelner Bereiche des Bauteils erreicht, was wiederum eine vollständige Martensitbildung verhindert.

Mit Hilfe einer Datenbank, der sogenannten Wissensbasis, aus den Werten der mathematischen Modellierung des Presshärteprozesses einer Demonstratorgeometrie wird ein Konzept für einen geregelten Presshärteprozess entwickelt und umgesetzt. Durch die Eingabe von Zielgrößen, z. B. avisierte Bauteilhärte, berechnet die Wissensbasis im Prozess mit den aktuellen Prozessparametern den Wert einer oder mehrerer Steuergrößen, mit denen Einfl uss auf den Prozess und fi nal die Bauteileigenschaften genommen werden kann. Die industriellen Anwendungsmöglichkeiten liegen in der: > Erhöhung der Prozesssicherheit beim Anwender > Erweiterung der Leistungsfähigkeit von Presshärtebauteilen > verbesserten Sensortechnik für Hochtemperaturverfahren > Anpassung/Abstimmung von Anlagen-, Sensor- und Steuerungsschnittstellen

Für Mischbauverbindungen werden mechanische Fügeverfahren, das Kleben mit 1K-Strukturklebstoffen auf Epoxidharzbasis und das Hybridfügen, eine Zusammenführung der spezifi schen Vorteile dieser beiden Fügetechniken angewendet. Klebstoff und mechanischer Fügeprozess stellen ein miteinander wechselwirkendes System dar. Die Bildung von Klebstofftaschen zwischen Hybridfügepunkten wird experimentell und numerisch untersucht: Während des Prozesses wird durch die Fügeelemente und die schließenden Werkzeuge fl uider Klebstoff aus dem Bereich des Fügepunkts verdrängt. Die hohe Viskosität der üblichen Klebstoffe verhindert, dass sich das Fluid innerhalb der Prozesszeit bis zum Rand der Fügeteile ausbreitet. Hingegen dämpft das viskose Medium die Annäherung der Fügeteile. Das dynamische Kräfteverhältnis zwischen der Klebspaltverengung durch den mechanischen Fügeprozess und der Gegenkraft des viskosen Klebstoffes führt zu einer sich radial zur Fügepunktachse ausbreitenden Klebstoffwelle, die schließlich in einer bestimmten Entfernung zur Achse „verebbt“. Die Taschenbildung zwischen Hybridfügepunkten resultiert daher aus der Überlagerung von zwei aus gegensätzlichen Richtungen kommenden „verebbenden Klebstoffwellen“.

Mit dem neu entwickelten Konzept einer in Matrizenring und Gegenstempel geteilten Matrize werden bei bisher kritischen Anwendungsszenarien wie der Fügerichtung „dick in dünn“, dem Fügen von sprödem Aluminiumdruckguss und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff sowie beim Halbhohlstanznietkleben deutliche Verbesserungen in Bezug auf die Fügepunktausbildung im Vergleich zum konventionellen Halbhohlstanznieten erreicht

Das matritzenlose Freiformbiegen wird an einer Freiform-Schub-Biegeeinrichtung mit parallelkinematisch angesteuertem Biegetisch untersucht. Ziel ist, die Unrundheiten in Bezug auf den Querschnitt in der Rohrmitte sowie die sich einstellenden plastischen Schubdehnungen am Rohraußenumfang zu minimieren. Dafür werden die Bahnkurven durch lineare Korrekturfaktoren sowie Änderungen des Bahnkurvendurchhangs manipuliert. Um die plastischen Schubdehnungen zu reduzieren, werden die Halbwellenanzahl der Bahnkurve, deren Kurvendurchhänge sowie die Amplitudenrichtung variiert. Jedoch verbleibt eine Abweichung vom ideal kreisförmigen Querschnitt. Durch den Austausch der formspeichernden Werkzeuge gegen Einspannstellen fallen unabhängig von Biegeradius und Biegewinkel nur geringe Werkzeugkosten an.