Geometrische Designmerkmale erfassen und bewerten

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KOHLER Maschinenbau GmbH

VdLB Verband deutscher Laseranwender - Blechbearbeitung e.V.

IFU Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart

Zu den Designkanten innerhalb von Bauteilflächen zählen Tornado- und Charakterlinien auf Türen und Kotflügeln. Am Bauteilrand ist das Außenblech abgestellt oder umgefalzt, wodurch eine weitere Designkante entsteht. Dabei sind das Zusammenspiel zweier benachbarter Bauteile und der Spalt zwischen ihnen ebenfalls zu betrachten. Ein Beispiel für die Ausführung von Designkanten ist der Spalt zwischen Vorder- und Hintertüre oder der Spaltverlauf zwischen Seitenwandrahmen und Heckklappe.

Ausführung der Designmerkmale entscheidend für die wahrgenommene Bauteilqualität

Die Ausführung dieser Designmerkmale ist entscheidend für die wahrgenommene Qualität des Bauteils. Die Außenkontur von abgestellten Bauteilkanten ist in den Konstruktionsunterlagen als Kreisradius ausgeführt. Dies stellt jedoch nur eine vereinfachte Darstellung der realen Ausführung dar. Bei genauer Betrachtung entspricht die tatsächliche Außenkontur nicht einem Kreisbogen mit dem Außenradius r_A, der durch Werkzeugradius und Nennblechdicke bestimmt wird, sondern vielmehr einem räumlichen Konturverlauf mit wechselnden Krümmungen. Die Ursache dafür liegt in der Herstellung der abgestellten Bauteilkanten durch einen Biegeprozess. Während des Biegens verschiebt sich die ungelängte Faser aus der Mitte des Bauteilquerschnitts in Richtung des Innenradius. Der Begriff der ungelängten Faser beschreibt dabei näherungsweise einen Kreisbogen im Sektor des Biegescheitels, dessen abgewickelte Länge der ursprünglichen Länge in der noch nicht gebogenen Platine entspricht.

In der Biegetheorie wirken in der ungelängten Faser zum Zeitpunkt der Betrachtung keine Längsspannungen. In radialer Richtung nach außen steigen die Zugspannungen aufgrund der ansteigenden Dehnungen an. An der Außenfaser erreichen die Zugspannungen schließlich ihr Maximum. Die Bereiche zwischen ungelängter Faser und Innenradius erfahren eine Stauchung. Die im Automobilbau typischen sehr kleinen Biegeverhältnisse (r_i/s₀) führen zu verhältnismäßig großen Zugbeanspruchungen in der Außenfaser. Die große Zugbeanspruchung streckt den Außenradius, was zu einer Abflachung der Außenkontur des Biegescheitels führt.

Einflussgrößen auf die Kontur von abgestellten Bauteilkanten

Die Verschiebung der ungelängten Faser ist von den Werkstoffeigenschaften des eingesetzten Blechwerkstoffs und den Parametern des Biegeprozesses abhängig. Das Maß zur Quantifizierung der Faserverschiebung und somit der Abflachung der Außenkontur ist, in Anlehnung an DIN 6935, der Ausgleichsfaktor k. Der Faktor k beschreibt den Radius der ungelängten Faser r_u in Abhängigkeit vom Innenradius r_i und der Nennblechdicke s₀. Ein kleiner k-Faktor ist gleichbedeutend mit einer starken Verschiebung der ungelängten Faser und einer starken Abflachung der Außenkontur.

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