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Umformtechnik Inkrementelles Hochdruckumformen gibt Blechen Gestalt

| Autor / Redakteur: Bernd Engel und Evelyne Soemer / Dietmar Kuhn

Bei der inkrementellen Blechumformung mit einem Hochdruckwasserstrahl wird durch eine gezielte Energieeinbringung über den Strahl eine definierte Umformung in die zu bearbeitenden Bleche kontinuierlich eingebracht. Mittels CNC-Führung der Strahldüse können beliebige Bahnkonturen abgefahren werden.

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Mit der inkrementellen Blechumformung und der dabei eingesetzen CNC-Führung der Strahldüse können viele gewünschte Formen bei unterschiedlichen Werkstoffen und Blechdicken erzeugt werden. Bild: Universität Siegen
Mit der inkrementellen Blechumformung und der dabei eingesetzen CNC-Führung der Strahldüse können viele gewünschte Formen bei unterschiedlichen Werkstoffen und Blechdicken erzeugt werden. Bild: Universität Siegen
( Archiv: Vogel Business Media )

Bisher genutzte Umformkonzepte benötigen lange Entwicklungs- und Konstruktionszeiten. Zudem ist es meist nur begrenzt möglich, losgrößenoptimierte Prozessketten beziehungsweise Werkzeuge herzustellen. Schließlich bleiben die benötigten Umformkräfte und somit auch die Anforderungen an Maschine und Werkzeug annähernd gleich hoch.

Aus diesem Grund besitzen inkrementelle Umformverfahren bei kleinen Losgrößen gute Voraussetzungen als Alternative. Bei inkrementellen Umformverfahren erfolgt die Erstellung einer gewünschten Form nicht durch einen einzigen Prozessschritt, sondern viele kleine Umformungen tragen zur Gesamtumformung bei. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist das Schmieden, bei dem durch einzelne Hammerschläge das Werkstück seine endgültige Form erhält.

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Ein Werkzeug eignet sich für die Herstellung vieler Formen

Die Kraft der einzelnen Umformschritte ist hierbei wesentlich geringer als bei Umformungen in einem einzigen Schritt. Zudem ist das gebrauchte Werkzeug vergleichswei-se klein und eine Vielzahl an unterschiedlichen Formen kann mit nur einem einzigen Werkzeug hergestellt werden. Die Umformung mit einem Hochdruckwasserstrahl bietet hier zusätzlich gleichmäßige Oberflächen, die durch eine sehr gute Anpassung des Werkzeugs an die Werkstückoberfläche entstehen.

Zudem ist die Umweltverträglichkeit höher, weil auf Schmierstoffe verzichtet werden kann. Darüber hinaus ist das Werkzeug flexibel und es treten keine Nachteile durch die beim Umformprozess entstehende Wärme auf.

Um eine eventuelle kommerzielle Nutzung dieses Verfahrens zu ermöglichen, müssen zunächst grundlegende Fertigungsparameter untersucht werden. Iseki [1], [2] führte Versuche mit weichgeglühten Aluminiumblechen durch und lieferte den Zusammenhang zwischen der Wasserstrahlkraft und der resultierenden Dehnkraft im Blech.

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