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Blechmassivumformung Mehrachspresse erweist sich als Alleskönner

| Autor / Redakteur: Peter Sieczkarek, Lukas Kwiatkowski und A. Erman Tekkaya / Dietmar Kuhn

Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches Transregio 73 wird eine neue Umformtechnologie untersucht, die sogenannte Blechmassivumformung (BMU). Ziel dieser Forschungsarbeiten ist die Realisierung von belastungsangepassten, endkonturnahen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen.

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Bild 1: Mit der Mehrachspresse und den fünf Achsen können individuelle Umformoperationen realisiert werden.
Bild 1: Mit der Mehrachspresse und den fünf Achsen können individuelle Umformoperationen realisiert werden.
(Bild: IUL)

Das Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL) der Technischen Universität Dortmund untersucht eine neue Umformtechnologie, die den Ansatz einer inkrementellen Fertigung zum Hintergrund hat. Mit dieser Umformtechnologie sollen vor allem Kleinserien bedient werden können. Mit einem neuartigen Maschinenkonzept (Bild 1) werden die Werkstücke inkrementell hergestellt. Zusätzlich zur Flexibilität sind bei dieser neuen Technik durch die inkrementelle Vorgehensweise nur geringe Umformkräfte notwendig. Für die Herstellung endkonturnaher Werkstückgeometrien mit kleinen Funktionselementen ist eine hohe Präzision der Bewegungen, auch unter (Quer-)Last, erforderlich.

Mit dieser Zielsetzung wurde gemeinsam mit der Schnupp Hydraulik GmbH & Co. KG aus Bogen eine Umformmaschine realisiert, deren Technologie über den gegenwärtigen Stand der Technik bei Umformmaschinen hinausgeht (Bild 2a).

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Fünf verfahrbare Achsen machen auch komplexe Umformteile möglich

Die Maschine verfügt über fünf verfahrbare Achsen, ausgestattet mit hochpräzisen Kraft- und Wegmesssystemen (Bild 2b). Neben dem Stößel (1) und dem Maschinentisch (2) besteht zusätzlich die Möglichkeit, zwei Zusatzachsen 4a und 4b variabel auf dem Tisch anzuordnen. Als Rotationsachse 3 wurde ein Torquemotor verwendet. Aufgrund der geforderten Leistungsdichte wurden alle Linearachsen hydraulisch ausgeführt.

Der Antrieb der einzelnen Achsen erfolgt dabei positionsgeregelt über je zwei Servomotoren, die beidseitig am entsprechenden Zylinder wirken. Mit diesem Prinzip des ständig herrschenden Druckes an den Kolbenflächen wurde eine Positioniergenauigkeit ermöglicht, die auch unter Last und im Stillstand den hohen Anforderungen der Blechmassivumformung gerecht wird. Kombiniert mit einem sehr steifen Maschinenaufbau wird damit ein neuer Maßstab an Präzision gepaart mit Flexibilität gesetzt. Die wesentlichen Kenndaten der Maschine enthält die Tabelle.

Werkstück und Werkzeug kinematisch ausgelotet

Bei der Konzeption der Maschine wurden zur systematischen Bestimmung der für das Verfahren benötigten Bewegungsabläufe zunächst bestehende Funktionsbauteile (beispielsweise Synchronringe) analysiert und die zu ihrer Herstellung benötigte Kinematik abgeleitet. Die wesentlich erforderlichen Bewegungen von Werkzeugen und Werkstücken bei der inkrementellen Blechmassivumformung wurden anschließend in einer Kinematikmatrix erfasst (Bilder 3a und 3b).

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