Broschüre des PtU als - Technische Universität Darmstadt

Institut für
Produktionstechnik und
Umformmaschinen
Institute for Production Engineering and Forming Machines
Darmstadt
Institut für Produktionstechnik
und Umformmaschinen
Institute for Production Engineering and
Forming Machines
Innovationen in der Umformtechnik
In Zeiten volatiler Märkte und von Unsi- »» Den wichtigen Transfer dieses Wissens
cherheiten geprägter Absatzlage ist und
zu unseren industriellen Partnern stellen
bleibt die stete Innovation eine Triebfeder
wir durch vorwettbewerbliche Forschung
für die Erschließung neuer Marktsegmenim Rahmen von bilateraler Projektarbeit
te sowie ein Garant für die Sicherung der
oder in Arbeitskreisen sicher
Wettbewerbsfähigkeit. Nur durch hoch flexible Fertigungsabläufe und gleichzeitig »» Durch Arbeiten im Bereich der Verfahinnovative Umformprozesse lässt sich eine
rensentwicklung und der Tribologie wird
schnelle Anpassung der Produktion an akeine Steigerung der Produktivität und
tuelle Marktgeschehnisse realisieren. BeStabilität umformtechnischer Prozesse
sondere Faszination geht von diesen innoermöglicht
vativen Umformprozessen dann aus, wenn
sie erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten für »» Die ganzheitliche Betrachtung von Prooptimierte Produkte ermöglichen.
zessketten und der zugehörigen Maschinen- und Anlagentechnologie bietet die
Durch unsere Arbeit wollen wir einen
Chance, nachhaltige OptimierungskonBeitrag für die Weiterentwicklung der
zepte für bestehende oder neue ProdukUmformtechnik leisten. Anspruchsvolle
tionsprozesse zu erstellen
Lehre soll Nachwuchsingenieure durch ausgeprägte Problemlösungskompetenzen und »» Neben der technischen Analyse stellen wir
wissenschaftliche Kreativität für zukünfProzesse und Abläufe auch wirtschaftlich
tige Herausforderungen qualifizieren. In
im Rahmen von Benchmarking-Projekten
Forschungsprojekten greifen wir wichtige
auf den Prüfstand
Fragen für die Wettbewerbsfähigkeit von
Technologien auf:
Gerne stehen wir Ihnen auch in Zukunft
als kompetenter Ansprechpartner für Bera»» Die von uns durchgeführte Grundlagen- tungs- und Forschungsdienstleistungen zur
forschung liefert ein tieferes Prozessver- Verfügung.
ständnis und ermöglicht die Entwicklung
neuer Umformverfahren und Prozesskombinationen
Ihr
Peter Groche
Innovations in metal forming
In times of volatile markets and a sales situation
being affected by uncertainties, constant innovation is and remains a mainspring for the development of new market segments as well as a guarantor for the protection of the ability to compete.
Only by highly flexible production procedures
and at the same time innovative metal forming
processes a fast adjustment of production to current market events can be realized. These innovative metal forming processes become highly interesting, whenever they offer increased design and
construction possibilities for optimized products.
tant topics for the competitive ability of both new
and existing technologies:
»» The basic research accomplished by us provides
a deeper process understanding and makes the
development of new metal forming techniques
and process combinations possible
»» The holistic view of process chains and the associated machine and plant technology offers
the chance to provide lasting optimization concepts for existing or new production processes
»» Besides the technical analysis, we verify processes and procedures economically within the
scope of benchmarking-projects
»» By pre-competitive research within the scope
of bilateral project work or in workshops, we We are pleased to be at your disposal also in the
ensure the important transfer of this knowl- future as competent partners for consulting and
research services.
edge to our industrial partners
With our work we want to make a contribution »» Working in the fields of process development Yours, Peter Groche
and tribology enables an increase of the proto the advancement of metal forming. Ambitious
ductivity and stability of metal forming proteachings are to enable the new generation engicesses
neers to master future challenges by distinctive
skills in solving problems and scientific creativity.
In research projects we keep on picking up impor-
3
Content
Inhalt
Innovations in metal forming
3
3
Innovationen in der Umformtechnik
Institute
7
7
Institut
From 1976 to 2009 – More than 30 years of metal 8
8
Von 1976 bis 2009 – Über 30 Jahre Umformtechnik
forming at Technische Universität Darmstadt
Services
10
10
Dienstleistungen
Funding
10
10
Finanzierung
Events
11
11
Veranstaltungen
Equipment
12
12
Technische Ausstattung
Research & Development
15
15
Forschung & Entwicklung
Clusters of research
17
17
Forschungscluster am PtU
Process chains and forming units
18
19
Abteilung Prozessketten und Anlagen
Process development
30
31
Abteilung Verfahrensentwicklung
Tribology and surface technology
44
45
Abteilung Tribologie und Oberflächentechnik
Teaching
57
57
Lehre
Teaching topics
58
58
Lehrinhalte
Courses
59
59
Vorlesungen
Your way to PtU
60
61
Anfahrt
Impressum
62
62
Impressum
4
an der Technischen Universität Darmstadt
5
Institut
Institute
6
7
Von 1976 bis 2009 – Über 30 Jahre Umformtechnik an der
Technischen Universität Darmstadt
Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. P. Groche
Director of the institute Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. P. Groche
Emeritus Prof. em. Dr.-Ing. D. Schmoeckel, Lehrbeauftragter Dr.-Ing. M. Dostal, Daimler AG
Emeritus Prof. em. Dr.-Ing. D. Schmoeckel, Visiting lecturer Dr.-Ing. M. Dostal, Daimler AG
Entwicklung des Instituts
Die produktionstechnische Forschung und
Lehre blickt in Darmstadt auf eine 100-jährige Tradition zurück. Im Jahre 1976 wurde
aus dem Institut für Werkzeugmaschinen
die Umformtechnik ausgegliedert. Professor Dr.-Ing. Dieter Schmoeckel leitete das
damals unter dem Namen Institut für Umformtechnik (IfU) gegründete Fachgebiet.
Seit 1989 führt das Institut den heutigen
Namen Institut für Produktionstechnik und
Umformmaschinen (PtU) und wird seit
1999 von Professor Dr.-Ing. Dipl.-WirtschIng. Peter Groche geleitet.
ten durchschnittlich 25 wissenschaftliche
Mitarbeiter am PtU, von denen 85% über
Drittmittel finanziert werden. Diese Bilanz
über Jahre aufrecht zu erhalten bestätigt
den guten Ruf, den sich das Institut im
Laufe der Zeit bei Forschungsfördergesellschaften und Industriepartnern erworben
hat. Weiterhin arbeiten fünf Mitarbeiter in
Verwaltung und Technik sowie 40 studentische Hilfskräfte am PtU.
beitet werden Fragestellungen aus dem Bereich des Walzprofilierens, der inkrementellen Umformung wie auch dem Umformen
mit Wirkmedien.
»Tribologie und Oberflächentechnik« befasst
sich mit der Beschreibung und Optimierung
tribologischer Zusammenspiele innerhalb
der Systemgrenzen von Werkzeugwerkstoffen, Halbzeugen sowie Prozessstoffen. Für
Untersuchungen im Bereich Massiv- und
Organisation
Blechumformung als auch dem IHU und
Das Institut für Produktionstechnik und dem Scherschneiden stehen am Institut geUmformmaschinen unter der Leitung von eignete Prüfstände bereit.
Professor Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch-Ing. Peter
Das Versuchsfeld an der Lichtwiese ist mit ei- Groche gliedert sich fachlich in die drei Abner Vielzahl an Prüfständen und Werkzeug- teilungen
From 1976 to 2009 – More than
maschinen ausgestattet. Durch die Anbin30
years of metal forming at Techdung einer mechanischen Werkstatt mit 20 »» Prozessketten und Anlagen
nische
Universität Darmstadt
Facharbeitern in Kooperation mit dem Insti- »» Verfahrensentwicklung
tut für Produktionsmanagement, Technolo- »» Tribologie und Oberflächentechnik
The institute’s history
gie und Werkzeugmaschinen (PTW) können
Technical research and teachings look back on
Umformwerkzeuge als auch Versuchsstän- »Prozessketten und Anlagen« widmet sich a 100 year old tradition in Darmstadt. In 1976
de direkt vor Ort gefertigt werden. Seit dabei vorrangig der Betrachtung komplet- metal forming evolved as a separate discipline
2007 steht für die experimentellen Arbeiten ter Produktionsprozesse und der Steige- from the institute for machine tools. Professor
Dr.-Ing. Dieter Schmoeckel became head of the at
auch die für den Sonderforschungsbereich rung von deren Produktivität und Stabilität.
that time called institute for metal forming (IfU).
SFB 666 gebaute zweite Versuchshalle zur Technologisch sind hier die Schwerpunkte Since 1989 the institute bears its today’s name
Innenhochdruck-Umfor- institute for production engineering and formVerfügung. Moderne Computerhardware Walzprofilieren,
ermöglicht die effiziente Nutzung aktueller men (IHU) als auch die Entwicklung von ing machines (PtU). It is led by professor Dr.-Ing.
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Peter Groche since 1999.
Simulations- und Konstruktionssoftware Pressen mit Servoantrieben zu nennen.
sowie neuester Messtechnik im Rahmen der
»Verfahrensentwicklung« setzt auf die Neu- The test area on campus Lichtwiese is equipped
Forschungsarbeiten.
with a multitude of test facilities and machine
und Weiterentwicklung von Umformprozestools. A cooperation between the PtU and the
Seit Gründung des Instituts ist die Mitarbei- sen, mit dem Ziel technologische als auch Institute for Production Management, Technolterzahl stetig gestiegen. Mittlerweile arbei- ökonomische Vorteile zu generieren. Bear- ogy and Machine Tools (PTW) allows to run a
Oberingenieur
Chief engineer
Verfahrensentwicklung
Process
development
Tribologie und
Oberflächentechnik
Prozessketten
und Anlagen
Tribology
and surface
technology
Process chains
and forming units
Metallographie
Werkstatt
Metallography
Workshop
Sekretariat
Grafik
Administration
Graphics
EDV
Bibliothek
IT
Library
achieve both technological and economical adOrganisation
The Institute for Production Engineering and vantages. Current projects deal with roll forming,
Forming Machines, led by Professor Dr. Ing. Dipl. incremental bulk forming and hydroforming.
Wirtsch. Ing. Peter Groche, is organised in three
»Tribology and surface technology« dedicates ittechnical departments:
self to the characterization and improvement of
tribological interactions within system boundar»» Process chains and forming units
ies of tool materials, semi-finished parts and pro»» Process development
cess materials. The institute provides applicable
»» Tribology and surface technology
test stands for bulk and sheet metal forming, hySince the early days of the institute, the number »Process chains and forming units« mainly ad- droforming and cutting.
of employees constantly rose to an average of dresses the examination of entire production pronow 25 scientific assistants. Managing to draw cesses and the increase of their productivity and
85% of their costs from third-party funds since stability. Technological subjects are in particular
years proofs the institute’s good reputation with- roll forming, tube hydroforming and the developin research foundation and industrial partners. ment of servo-driven presses.
The PtU employs additionally five administrative
and technological members of staff as well as 40 »Process development« deals with the redevelopstudent research assistants.
ment and enhancement of forming processes to
common mechanical workshop with 20 skilled
workers, where forming tools and test rigs can be
manufactured locally. In 2007 a second experimenting hall, built for the collaborative research
centre CRC 666, opened for more experimenting
capacities. Research projects access most modern
simulation and construction software and cutting-edge technologies for measuring, running
on modern computer hardware.
Stöferle-Halle auf dem
Versuchshalle auf dem
Versuchshalle des Sonderfor-
Campus Stadtmitte
Campus Lichtwiese
schungsbereichs 666 auf dem
Stöferle workshop on
Testing facilities on
Campus Lichtwiese
campus Stadtmitte
campus Lichtwiese
Testing facilities of the
collaborative research centre
CRC 666 on campus Lichtwiese
8
1894
1903
1944
1968
1976
1989
1999
2007
Gründung des Lehrstuhls
Maschinenbau durch
Professor Krauß
Erweiterung des Lehrstuhls
durch Professor Dipl.-Ing.
Ludwig von Roeßler
Professor Dr.-Ing. Carl
Stromberger
Professor Dr.-Ing. Theodor
Stöferle
Professor Dr.-Ing. Dipl.Wirtsch.-Ing. Peter Groche
Professor Dr.-Ing. Theodor
Stöferle
Eröffnung einer neuen
Versuchshalle auf dem
Campus Lichtwiese
Expansion of the chair by Professor Dipl.-Ing. Ludwig von Roeßler
Professor Dr.-Ing. Carl Stromberger
Umbenennung in Institut
für Produktionstechnik und
Umformmachinen (PtU)
Foundation of the chair for engineering by Professor Krauß
Gründung des Instituts für
Umformtechnik (IfU) durch
Professor Dr.-Ing. Dieter
Schmoeckel
Foundation of the institute for
metal forming (IfU) by Professor
Dr.-Ing. Dieter Schmoeckel
Renaming into institute for production engineering and forming
machines (PtU)
Professor Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.Ing. Peter Groche
Opening of new testing facilities
on campus Lichtwiese
9
Dienstleistungen
Im Rahmen unserer produktionstechnischen »» Machbarkeitsstudien und WirtschaftlichForschungsaktivitäten bieten wir unseren
keitsanalysen im Bereich ProduktionsProjektpartnern ein vielfältiges Portfolio an
und Umformtechnik
Dienstleistungen. Im Fokus steht dabei im- »» Optimieren von Produktionsabläufen
mer eine innovative und kundenspezifische »» Benchmarkingprojekte für Stanzerei- und
Lösung der an uns gestellten Aufgaben.
Profilierbetriebe
»» Numerische Prozesssimulation von BlechDer aktive Wissens- und Erfahrungstransfer
und Massivumformprozessen
von Ergebnissen der durchgeführten pro- »» Beurteilung
tribologischer
Systeme
duktionstechnischen Grundlagenforschung
(Werkstück, Beschichtung, Schmierstoff)
an die Industriepartner steht bei uns an ersmit Hilfe von Modellversuchen
ter Stelle. Innovative Umformprozesse und »» Prototypenentwicklung für Produkte,
-produkte unterziehen wir für Sie gerne eiWerkzeuge und Maschinen
ner Neu- bzw. Weiterentwicklung. Neben »» Prozessanalyse durch den Einsatz der
der Technologie an sich stellen wir auch die
optischen Messsysteme GOM Argus,
Wirtschaftlichkeit und die Qualität von ProAramis und Atos sowie einer Thermozessen und Produkten auf den Prüfstand.
graphiekamera
»» Oberflächenanalytik
Die Zielsetzungen und Aufgaben, die industrielle Partner an uns stellen sind uns aus
langjähriger Zusammenarbeit bekannt. Die
Services
dabei entstehende Wechselwirkung zwischen Grundlagenforschung und vorwett- As part of our research activities in the field of
bewerblicher Forschung bringt für beide production engineering, we offer our partners
a wide range of services. The focus is always on
Seiten positive Impulse mit sich. Konkret
innovative and individual solutions that suit the
bietet das PtU Darmstadt folgende Dienst- customer’s job definition.
leistungen an:
Veranstaltungen
We put knowledge and experience transfer from
fundamental research in production engineering
to our industrial partners first. At your request,
we will enhance or newly develop your innovative forming processes and -products. Not only
the technology itself is tested but we analyze processes’ and products’ efficiency and quality.
We well know our industrial partners’ objectives
and tasks from longtime collaboration. Teaming
up with us benefits both sides: interaction between basic and pre-competitive research raises
ideas. The PtU Darmstadt offers the following
services:
»» Feasibility studies and profitability analysis in
the field of production- and forming-technology
»» Optimization of production flow
»» Benchmarking for stamping and roll forming
companies
»» Numerical process simulation of sheet metaland bulk forming-processes
»» Evaluation of tribological systems (workpiece,
coatings and lubricants) with model experiments
»» Prototype development for products, tools and
machinery
»» Process analysis using the optical measuring
systems GOM Argus, Aramis and Atos as well
as a thermography camera
Umformtechnisches Kolloquium
Darmstadt (UKD)
Forum »Tribologie in der
Blechumformung«
Alle drei Jahre stattfindender Kongress für
technische Fach- und Führungskräfte über
vier Halbtage – einer davon mit strategischen Themen
Alle zwei Jahre stattfindende Fachtagung
mit aktuellen Vorträgen aus Industrie und
Forschung
»Umformtechnisches Kolloquium
Darmstadt« (UKD)
Congress for technically specialised personnel
and executives on four semi days, every third
year. One part is concentrated on strategic topics.
Industrie- und Arbeitskreissitzungen
sche Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung (EFB), die Forschungsvereinigung
Stahlanwendung (Fosta), der Schraubenverband, der Industrieverband Massivumformung (IMU), die European Cold Rolled
Section Association (ECRA) und die German Cold Forging Group (GCFG). Die akDas Land Hessen, vertreten durch die Tech- quirierten Mittel aus Forschungsprojekten
nische Universität Darmstadt, stellt dem leisten einen wichtigen finanziellen Beitrag
Institut die Mittel zur Grundausstattung zur ständigen Modernisierung der Ausstatzur Verfügung. Der überwiegende Teil der tung für Forschung und Lehre.
Finanzierung erfolgt jedoch durch Drittmittel. Zu den wichtigsten Drittmittelgebern
zählen dabei die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), das Bundesministerium
Funding
für Bildung und Forschung (BMBF), die Europäische Union (EU), die Forschungsverei- The funding of the institute is mainly based on
nigung der Arbeitsgemeinschaft der eisen- three different pillars. In addition to public authorities there are also research and developund stahlverarbeitenden Industrie (AVIF),
ment associations as well as the close collabodie Arbeitsgemeinschaft industrieller For- ration with different branches of industry to be
schungsvereinigungen (AiF), die Europäi- mentioned.
You are welcome to join our project accompanying industry and working group meetings
Conference »Innenhochdruck-Umformen«
(IHPF)
10
Every second year hosted symposium on hydroforming IHPF
Hesse, represented by Technische Universität
Darmstadt, offers capital for basic equipment
and hardware while the main part of our funding
comes from third-party-funds. Among the most
important third-party funds are the German Research Foundation (DFG), the Federal Ministry of
Education and Research (BMBF), die European
Union (EU), the Research Associations of Iron
and Steel Processing Industries (AVIF), the German Federation of Industrial Research Associations (AiF), the European Research Association
for Sheet Metal Working (EFB), Research Association for Steel Application (Fosta), the German
Fasteners Association, the Forging Association
(IMU), the European Cold Rolled Section Association (ECRA) and the German Cold Forging
Group (GCFG). Thus, through every research
project the institute acquires means for a continuous and profound improvement of our research
and teaching.
Fachtagung »Walzprofilieren«
Symposium »Walzprofilieren« (Wapro)
Industry and working group meetings
Alle zwei Jahre stattfindende Fachtagung
zum Thema IHU
Die Finanzierung des PtU Darmstadt stützt
sich im Wesentlichen auf drei Säulen. Neben der öffentlichen Hand und Forschungsfördergesellschaften ist die enge Zusammenarbeit mit der Industrie eine wichtige
Finanzierungsquelle.
Experts’ conference with lectures from industry
and research, every second year
Zu unseren Projekten finden regelmäßig Alle zwei Jahre stattfindende Veranstaltung
projektbegleitende Industrie- und Arbeits- mit Vorträgen aus Industrie und Forschung
kreissitzungen statt
Forum »Innenhochdruck-Umformen«
Finanzierung
Conference »Tribologie in der
Blechumformung«
Lectures from industry and research, every
second year
Um unsere Forschungsergebnisse und aktuelle industrielle Entwicklungen einem
großen Publikum zu vermitteln, organisiert das PtU themenspezifische Tagungen.
Neben fachlichen Vorträgen bieten diese
Veranstaltungen Raum für die Diskussion
neuer Projektideen und zukünftiger Zusammenarbeit.
Aktuelle Informationen und Online-Anmeldeformulare zu unseren Veranstaltungen
finden sie auf unserer Homepage
www.ptu.tu-darmstadt.de
Events
We aim to actively impart our research results
and to inform on industrials trends. Therefore we
regularily host conferences and other events on
specific topics. Besides professional lectures and
presentations, these events invite to discuss new
project ideas and to form new cooperations.
Current information and registration forms to
our meetings can be found on our homepage
www.ptu.tu-darmstadt.de
Fachtagung »Inkrementelle
Umformtechnik«
Alle anderthalb Jahre stattfindende Tagung
zur inkrementellen Umformtechnik, im
Wechsel mit dem IBF in Aachen
Conference »Inkrementelle Umformtechnik«
Every one and a half years this conference informs about incremental deformation technique,
hosted in rotation with the IBF in Aachen
11
Technische Ausstattung
Umformmaschinen, Sondermaschinen und Prüfstände
Synchropress SWP 2500 Servomotorpresse
Bruderer Stanzautomat
Schnellläuferpresse
BSTA
400-95B
HMP UR8 CNC-Rundknetmaschine mit Induktionserwärmungsanlage und Stauchein- 3D-Servopresse mit freiprogrammierbarer
heit
Hub-, Schwenk- und Taumelbewegung des
Stößels
Lasco SM 40 vertikale Drückwalzmaschine
VoestAlpine 12-gerüstige Walzprofilieranlage
Leifeld St500 Drück- und Drückwalzanlage
Kalibriergerüst
Flexible Fertigungsanlage zur Herstellung
verzweigter Mehrkammerprofile mit Spalt- Flexibles Profiliergerüst
profiliermodul, Walzprofiliermodul und
Spaltbiegemodul
Hydraulischer Tiefungsversuchstand zur Messtechnik
Aufnahme der Grenzformänderungskurve
nach Nakazima
GOM Atos III 3D Digitalisierungssystem
Siempelkamp Hydraulische Universalpresse
GOM Aramis Optische 3D Verformungs8.000 kN mit IHU-Einheit
messung
Dunkes Kombinierte Tiefzieh- & IHU-Presse
GOM Argus Optische Formänderungsanalyse
– 30.000 kN
Flexible production line for branched multi-chamber profiles with linear flow-splitting module, roll
forming module and linear bend-splitting
Hydraulic bulge test equipment for flow limit diagrams according to Nakazima
Siempelkamp Hydraulic press 8.000 kN with hydroforming unit
Dunkes combined deep drawing and hydroforming press 30.000 kN
Self-made 500 kN triple-acting hydraulic press
Combined strip drawing facility
Linear motor driven press version Limo20
Linear motor driven press version Limo40
Linear bearing test station
Laser welding and cutting system
Test stand for the investigation of material properties during hot hydroforming
VoestAlpine Walzprofilieranlage
Bruderer Stanzautomat BSTA 400-95B Schnellläuferpresse
Gleitstauchanlage
VoestAlpine roll forming line
Bruderer BSTA 400-95B stamping press
Slide-compression test stand
Dunkes Kombinierte Tiefzieh & IHU-Presse
Synchropress SWP 2500 Servomotorpresse
3D Servopresse Dunkes combined deep drawing and hydroforming press
Synchropress SWP 2500 servo motor press
3D Servo Press
Test stand for joining by hydroforming in the hot
temperature range
Slide-compression test stand for measurement of
wear and friction in cold-, warm- and hot bulk
metal forming
Intermitting strip drawing test stand
Synchropress SWP 2500 servo motor press
Bruderer BSTA 400-95B stamping press
Eigenbau 500 kN 3-fachwirkende hydrauli- Hommel Waveline T 8000 Rauhigkeitsmess3D Servo-press with numerically controlled
gerät im Tastschrittverfahren
sche Versuchspresse
stroke, pivoting and orbital ram movement
Kombinierte Streifenziehanlage
Konfokales Weisslichtmikroskop µSurf ®
Linearmotorpresse Typ Limo20
Krautkramer
prüfgerät
USD
15SX
-
Ultraschall-
VoestAlpine roll forming line (12 stands)
Numerically controlled calibration stand
Flexible roll forming stand
Linearmotorpresse Typ Limo40
Thermografie-Kamera
Linearführungsprüfstand
Measurement Equipment
Zug-Druckprüfmaschine
Laserbearbeitungszentrum mit kombinierMetallografie Labor
ter Schneid-/Schweißoptik
GOM Atos III 3D Digitizer
Prüfstand für die Aufnahme von Fließdaten
für IHU-Prozesse im warmen Temperaturbereich
GOM
Aramis
measurement
optical
3D
deformation
GOM Argus optical forming analysis
Equipment
Prüfstand für das Warm-InnenhochdruckForming Machines, Special purpose maFügen
chinery and test rigs
Hommel Waveline T8000 roughness measuring
station
Confocal white light microscope µsurf ®
Krautkramer
instrument
USD
15SX
ultrasonic
test
Gleitstauchanlage für Reib- und VerschleiThermography camera
ßuntersuchungen in der Kaltmassiv-, Halb- HMP UR8 CNC rotary swaging machine with in- Combined tensile compression test machine
duction heating and upset swaging unit
warm- und Warmumformung
Lasco SM40 vertical spinning machine
Intermittierender
stand
12
Metallography laboratory
Dauerstreifenziehprüf- Leifeld St500 spinning- and roller spinning
machine
Flexible Fertigungsanlage zur Herstellung verzweigter Mehrkammerprofile
Laserbearbeitungszentrum mit kombinierter Schneid-/Schweißoptik
Flexible production line for branched multi-chamber profiles
Laser welding and cutting system
13
Forschung &
Entwicklung
Research &
Development
14
15
Legende Forschungscluster
Profilieren flexibler Querschnitte
Prozessketten beim Walzprofilieren
Servopressen
Legend research cluster
Roll forming of flexible cross sections
Process chains in roll forming
Servo presses
16
Ein blauer Punkt
zeigt (von links
nach rechts) den
Reifegrad des
Projektes: Grundlagenforschung/
vorwettbewerbliche
Forschung/industrielle Umsetzung.
20
Auslegungsalgorithmen für »flexible«
Walzprofilierprozesse
23
Rechnerunterstützte
Bauteiloptimierung
durch numerische
Prozesskettenanalyse
25
Herstellung verzweigter Bauteile
durch integrierte Umform-, Zerspan- und
Fügeoperationen
26
Servopresse mit freiprogrammierbarer
Hub-, Schwenk- und
Taumelbewegung des
Stößels
Manufacturing of
bifurcated profiles by
integrated forming,
milling and joining
operations
Servo-press with
numerically controlled
stroke, pivoting and
orbital ram movement
A blue dot represents
(from left to right)
the maurity level of
the project: fundamental research/
pilot production
research/industrial
application
16
Die Zahl im Blattsymbol nennt die
Seitenzahl, auf
der das Projekt
beschrieben ist.
The number links to
the page number of
the project description.
Lay-out methods for
»flexible« roll forming
processes
21
Entwicklung einer
innovativen Prozesskette zur flexiblen
und wirtschaftlichen
Fertigung von Karosseriebauteilen
22
Vorformgeometrien
für das Innenhochdruck-Umformen
durch flexibles Walzprofilieren
Preform for internal
high-pressure forming
through flexible roll
forming
Computer aided part
optimization with numerical process chain
analysis
24
Adaptronik – Research, Innovation,
Application (AdRIA)
Prozessketten und Anlagen
27
Produktionsfamilien
bei gleich bleibender
Qualität
High quality manufacturing processes for
medium and higher
lots
Die Schwerpunkte der Abteilung Prozessketten und Anlagen liegen auf der technischen und wirtschaftlichen Analyse von
Umformverfahren, der Neuentwicklung von
Umformanlagen sowie der Optimierung von
Prozessketten.
Process chains and forming units
The department process chains and forming units
focuses on the technical and economical analysis of forming processes, the development of new
forming machines and the optimization of process chains.
Adaptronik – Research, Innovation,
Application (AdRIA)
An innovative manufacturing process for
a flexible and cost
effective production of
vehicle body in white
Forschungscluster
am PtU
Die in der Produktionstechnik vorkommenden Umformverfahren sind vielfältig
und lassen sich meist nicht ohne angrenzende technische und wirtschaftliche
Handlungsfelder betrachten bzw. weiterentwickeln. Die nebenstehende Matrix
zeigt eine Übersicht der Forschungscluster am PtU, die darin gruppierten Forschungsprojekte und deren Anwendungsreife. Wir unterscheiden dabei zwischen:
»» Grundlagenforschung
»» vorwettbewerbliche Forschung
»» industrielle Umsetzung
Unser Ziel ist es stets, die bearbeiteten
Themen von der Grundlagenforschung
bis hin zur industriellen Umsetzung zu
begleiten.
Wirkmedienbasiertes Umformen
Profilieren flexibler Wanddicken
Inkrementelle Massivumformung
Spaltprofilierprozesse
Active fluid forming
Roll forming of flexible sheet thicknesses
Incremental bulk forming
Linear flow-splitting processes
35
Herstellung von
Rohren mit flexiblem
Wanddickenverlauf
durch Walzprofilieren von bandprofilgewalztem Vormaterial
36
Entwicklung neuartiger Leichtbau-Rollprofile aus flexibel
gewalzten höher- und
höchstfesten Mehrphasenstählen für
den Automobil- und
Transportsektor
37
Einfluss von Faserverlauf und Gefüge
auf die Schwingfestigkeit warmmassivumgeformter ausscheidungshärtender,
ferritisch-perlitischer
Stähle
41
Erweiterung der Verfahrensgrenzen beim
Spaltprofilieren
Development of novel
light weight profiles
for automotive industries by roll forming
high strength tailor
rolled blanks
Effects of the grain
concentration and
grain orientation on
the dynamic strength
of AFP-steel-parts
32
Untersuchung des
Werkstoffverhaltens
bei der Warm-Innenhochdruck-Umformung
33
Entwicklung eines
segment-hydroelastischen Niederhaltersystems für Tiefziehprozesse
Investigation of the
material properties
during hot hydroforming
Development of a
segment-hydro-elastic
blank holder for the
deep drawing process
34
Tiefziehen mit
Innenhochdruck von
verzweigten Blechen
Development of a
production process for
tubes with non-constant wall thickness
distribution by roll
forming of tailor rolled
strips
Hydroforming of sheet
stringers in integral
design
38
Integration von Funktionsmaterialien
39
Effiziente Algorithmen zur Simulation
von inkrementellen
Umformverfahren
Efficient algorithms
for the simulation of
incremental bulk metal
forming
40
Herstellung von UFG
Werkstoffen durch
Rundkneten
Production of UFG
materials by rotary
swaging
Extension of the
boundaries of linear
flow-splitting
42
Erweiterung der Verfahrensgrenzen beim
Spaltbiegen
Verfahrens­entwicklung
43
Beherrschen von
Toleranzfeldern beim
Spalt- und Walzprofilieren
Controlling tolerances
in linear flow-splitting
and roll forming
processes
Die ständige Neu- und Weiterentwicklung
industrieller Fertigungsprozesse ist für eine
wirtschaftliche und gleichzeitig ökologisch
verträgliche Produktion von entscheidender Bedeutung. Schwerpunkte der Verfahrensentwicklung am PtU sind wirkmedienbasierte Umformverfahren, inkrementelle
Prozesse sowie die Profiliertechnik.
Process development
For assuring economical and ecological production, the development of new and further driven
industrial manufacturing processes is vital. The
focus at PtU is set on hydroforming, incremental
forming processes and roll forming technologies.
Expanding boundaries
of linear bend-splitting
process
Numerical modeling of tribological effects
46
Mikromechanische
Simulation von
Grenz- und Mischreibungsphänomenen in
der Blechumformung
Design of a friction
model for the description of tribological
conditions in cold
forging of semi-finished products with
structured surfaces
16
Tribologie in der Massivumformung
Tribologie in der Blechumformung
Tribology in bulk metal forming
Tribology in sheet metal forming
47
Entwicklung eines
Reibmodells zur
Beschreibung der
tribologischen Verhältnisse in der Kaltmassivumformung
bei strukturierten
Halbzeugoberflächen
48
Sensorgestützte
Werkstoffauslegung
und Schichtentwicklung für die Umformtechnik
49
Einfluss einer Kühlung auf die tribologischen Verhältnisse
beim Umformen von
Aluminiumblechen
Sensor protected material design and coat
development for the
forming technology
Influence of temperature on the tribological
conditions in sheet
metal forming of
aluminum
Design of a friction
model for the description of tribological conditions in cold forging
of semi-finished products with structured
surfaces
Clusters of research
Forming technologies in manufacturing are
manifold. For good understanding and successful refinement, the technical and economical context need to be taken into account. The
adjoining matrix gives an overview on the research clusters at PtU, the associated research
projects and the level their of maturity. We
here distinguish between:
»» Fundamental research
»» Pilot production research
»» Industrial application
Integration of functional materials
Numerische Modellierung tribologischer Effekte
Gerade in der vorwettbewerblichen Forschung sind die Impulse von beteiligten
Industriepartnern enorm wichtig auf
dem Weg zu anwendungsorientierten,
kundenspezifischen Lösungen und einer
späteren industriellen Umsetzung.
Analyse und Beeinflussung des Wärmehaushaltes in der
Blechumformung
50
Analysis and override
of heat balance in
sheet metal forming
51
Integration von
Werkstoffermüdungseffekten in die
Verschleißsimulation
von Umformwerkzeugen
Integration of fatigue
of materials into the
wear simulation of
forming tools
Hydrostatische
Druckschmierung
beim Tiefziehen
52
Reduction of friction
at deep drawing
by generating local
hydrostatic pressure
lubrication
Tribologie und Oberflächentechnik
Die Tribologie ist mit den Teilgebieten
Reibung, Schmierung und Verschleiß ein
fester Bestandteil der Forschung und Entwicklung am PtU. Zu den betrachteten Umformverfahren gehören u. a. das Tief- und
Streckziehen, das Scherschneiden, das
Innenhochdruck-Umformen sowie die Kaltmassivumformung.
Our aim here is to accompany the research
topics from basic research to industrial application.
Especially in pilot production research the input of industrial partners is of enormous importance for us to develop solutions according
to application and user requirements.
Tribology and surface technology
Tribology with its subsections friction, lubrication
and wear is an inherent part of research and development at the PtU. The main focus of activities
is hereby set on investigations on different forming processes like stretch- and deep drawing as
well as cutting, hydroforming and cold forging.
17
Prozessketten und Anlagen
Process chains and forming units
Department process chains and
forming Units
The department process chains and forming
units focuses on the technical and economical
analysis of forming processes, the development
of new forming machines and the optimisation of
production processes using forming techniques.
Development of new machine concepts
Because of ever faster changes in sales markets
the demand for flexible production systems has
risen remarkably. The demands originate not
only from the sale markets but also from buying market factors such as varying batch qualities. One example is the need for quick adaption
of installations and processes when production
volume is changing. Actual approaches aim upon
the development of machines and processes
which are able to manufacture different products of one family with low effort for setting up.
Progress in drive train technology and control
systems allow, to build machines for a multitude
of processes, which give the manufacturer a flexible tool at hand. One major focus in this area lies
on servo presses. Great achievements have been
obtained at the PtU by applying linear induction
motors and a 3D ram movement in press technology. Further development and evaluation of this
drive train technology is carried out in several
projects which use commercialised servo presses
and test stands for the implementation of new
machine concepts.
Analysis and optimization of the dynamic
behaviour of machines
Recently the performance of forming machines
has risen considerably due to the use of new drive
train technologies. Simultaneously the standards
of quality and tool durability have increased. High
stroke rates and large forces in forming presses
make an observation of the dynamic behaviour of
the machines and its components indispensable.
18
Benchmarking
For comparison of competitors on basis of standardised qualitative attributes the benchmarking
method is an appropriate approach. The aim is at
first a comparison of individual partners in consideration of the chosen attributes, to evaluate an
optimised process by rating all collected data.
Development, analysis and optimisation of
process chains
Products manufactured by forming are usually
the result of a value chain consisting of a multitude of individual processes. Each individual
process leads to a change of characters, like
hardening, thinning etc., which are relevant for
downstream processes. The understanding of the
interactions and the conduction of need for optimization are important steps to develop improved
and new process chains. The viability of hydroforming, which is a well established production
technology for industrial mass production, is very
dependant on upstream and downstream processes, such as the manufacture of the semifinished products. The extension and optimisation
of the process chain hydroforming is examined in
the sub-processes using simulation, small-scale
tests and prototyping. Another focus lies on the
investigation of roll forming operations and its
combination with other processes, such as joining, cutting and linear flow splitting.
Abteilung Prozessketten und Anlagen – Maschinen, Technologie und
Optimierung
Antriebstechnologie erfolgt in mehreren
Forschungsprojekten sowohl auf kommerziell erhältlichen Anlagen, als auch auf Prüfständen mit welchen neue AnlagenkonzepDie Schwerpunkte der Abteilung Prozess- te erprobt werden können.
ketten und Anlagen liegen auf der technischen und wirtschaftlichen Analyse von Analyse und Optimierung des dynaUmformverfahren, der Neuentwicklung mischen Verhaltens von Maschinen
von Anlagen sowie der Optimierung von In den letzten Jahren wurde die LeistungsfäProduktionsprozessen mit Fokus auf die higkeit von Umformmaschinen deutlich gesteigert. Im gleichen Maße sind jedoch auch
Umformtechnik.
die Anforderungen an die Teilequalität und
Entwicklung neuer
Werkzeugstandzeiten gestiegen. Hohe HubMaschinenkonzepte
zahlen und die an Umformpressen wirkenAuf Grund der immer schneller erfolgen- den hohen Kräfte machen eine Betrachtung
den Veränderungen auf den Absatzmärkten des dynamischen Verhaltens der Maschinen
werden flexible Produktionssysteme stärker und ihrer Komponenten unabdingbar.
nachgefragt. Die Anforderungen entstehen
dabei sowohl auf Basis der beschaffungs- Leistungsvergleich – Benchmarking
marktorientierten Schwankungen, als auch Benchmarking ist eine Methode zum direkdurch die Veränderungen auf den Absatz- ten Leistungsvergleich von Wettbewerbern
märkten. So ist bspw. eine rasche Anpassung auf Basis von einheitlichen, qualitativen
von Anlagen und Prozessen auf schwanken- Merkmalen. Ziel ist zunächst ein Vergleich
de Produktionsmengen erwünscht. Aktuel- einzelner Partner hinsichtlich der ausgele Ansätze zielen darauf ab, Anlagen und wählten Merkmale, um im Anschluss auf
Prozesse zu entwickeln, welche in der Lage Basis aller erhobenen Daten einen optimasind verschiedene Produkte einer Produkt- len Prozess definieren zu können.
familie ohne bedeutenden Rüstaufwand
herstellen zu können. Neue Technologien, Entwicklung, Analyse und Optimiewie Antriebselemente und Steuerungen er- rung von Prozessketten
lauben es, Maschinen für eine Vielzahl von Umformtechnisch hergestellte Produkte sind
Prozessen einzurichten und somit dem Pro- in der Regel das Resultat einer Wertschöpduzenten ein äußerst flexibel einsetzbares fungskette bestehend aus einer Vielzahl von
Werkzeug an die Hand zu geben. Einen we- Einzelprozessen. Jeder Einzelprozess führt
sentlichen Schwerpunkt nehmen in diesem zu einer Veränderung der BauteileigenBereich Servopressen ein. Wegweisende schaften wie z.B. der Verfestigung, der AusEntwicklungen wurden am PtU durch den dünnung der Wanddicke usw., welche ReleEinsatz von Linearmotoren und die Einfüh- vanz für nachgelagerte Prozesse haben. Ziel
rung der 3D-Stößelbewegung erbracht. Die ist es daher, die Wechselwirkungen durch
Weiterentwicklung und Evaluierung dieser eine entsprechende Analyse der Prozessket-
te zu verstehen, Optimierungsbedarf abzuleiten und auf dieser Basis neue, verbesserte
Prozessketten zu entwickeln. Die Realisierbarkeit der in industrieller Großserie eingesetzten Prozesses Innenhochdruck-Umformen (IHU), ist stark von dem IHU vor- und
nachgelagerten Fertigungsschritten, z.B.
der Halbzeugherstellung, abhängig. Ziel
der Forschung ist es, die Wettbewerbsfähigkeit von mit Innenhochdruck umgeformten
Produkten, welche aus Hohlkörpern und
Blechen hergestellt werden, zu steigern.
Die Ergänzung und Optimierung der Prozesskette Innenhochdruck-Umformen wird
in den einzelnen Teilprozessen durch Simulation, Modellversuche und Prototyping
untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt in
diesem Bereich liegt auf den Profilierverfahren und den möglichen Kombinationen
mit anderen Prozessen, bspw. Spaltbiegen,
spanabhebenden Verfahren und Fügen.
19
Auslegungsalgorithmen für »flexible« Walzprofilierprozesse
Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur flexiblen und
wirtschaftlichen Fertigung von Karosseriebauteilen
Problemstellung Die Anforderungen an
profilierte Bauteile steigen hinsichtlich der
Erhöhung von Steifigkeit und Reduktion
von Gewicht. Einen Ansatz, diesem Trend
gerecht zu werden, bietet das am PtU entwickelte flexible Walzprofilieren zur Herstellung von Profilen mit veränderlichen,
an die Belastung angepassten Querschnitten [Abb.1]. Derzeit fehlt es jedoch an einer
durchgängigen Beschreibung der Verfahrensgrenzen.
Problemstellung Die europäische Automobilindustrie ist einer der weltweit größten und einflussreichsten Industriezweige.
Um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu wahren
und auf den steigenden Druck von Markt
und Politik reagieren zu können ist sie gezwungen:
Zielsetzung Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens besteht darin, die wissenschaftlichen Grundlagen für die Auslegung
des flexiblen Walzprofilierens herauszuarbeiten. Durch die Weiterentwicklung
analytischer Berechnungsmodelle soll sich
die Herstellbarkeit unterschiedlicher Profilgeometrien effizient überprüfen lassen.
Des Weiteren werden eine Erweiterung der
Verfahrensgrenzen und eine Steigerung der
Prozesssicherheit angestrebt.
Lay-out methods for »flexible«
roll forming processes
Motivation The requests on roll formed parts increase with respect to enhancement of stiffness
and reduction of weight. An approach to master
this trend is offered by the flexible roll forming process, developed at PtU, to produce profiles with a variable, load adjusted cross section
[Fig.1]. But at present, a continuous description of
the process limits is missing.
»»
»»
»»
»»
Approach By means of FE-simulation, process
critical regions could be analysed rather the influence of various design and process parameters
on the resulting profile could be determined. For
experimental research, the tooling system which
is available at PtU is applied for the flexible roll
Vorgehensweise Mithilfe der FE-Simulatiforming process. In order to compare the numerion lassen sich verfahrenskritische Bereiche cal and experimental results, an U-profile whose
analysieren bzw. der Einfluss unterschiedli- width varies lengthwise is used as reference gecher Bauteil- und Prozessparameter auf das ometry [Fig. 1]. The boundary conditions for the
Profilierergebnis ermitteln. Für experimen- calculation model derive from these results.
telle Untersuchungen kommt das am PtU
vorhandene Werkzeugsystem zum flexiblen
Profilieren zum Einsatz. Als Modellgeometrie für den Abgleich zwischen den numerischen und experimentellen Ergebnissen
dient ein in Längsrichtung breitenveränderliches U-Profil [Abb. 1]. Aus den Resultaten
lassen sich die Randbedingungen für die
Berechnungsmodelle ableiten.
Ergebnisse Mittels numerischer Berechnungen und experimenteller Untersuchungen ist es gelungen, grundlegende Zusammenhänge zum flexiblen Profilieren zu
generieren. Dabei ist der Einfluss sowohl
geometrischer als auch werkstofflicher Parameter deutlich geworden. Als versagenskritischer Bereich wurde der Druckbereich
des Profilschenkels identifiziert, in dem Faltenbildung auftreten kann [Abb. 2]. Auf Basis dieser Untersuchungen konnte ein OneStep-Modell aufgestellt werden, mit dessen
Hilfe die Machbarkeitsüberprüfung einer
Bauteilgeometrie schneller erfolgen kann.
Results Via numerical calculations and experimental work, fundamental relations of the roll
forming process were generated. Thereby, the
influence of both geometrical and material parameters became apparent. The compression
zone in the profile flange was detected as the
process critical region in which wrinkles can occur [Fig. 2]. Based on these analyses, a one-stepmodel was developed that speeds up the producibility check of part geometries.
to reduce delivery times significantly. As a consequence, the supplying industry is compelled to
Vorgehensweise Die Untersuchungen zum build up cost effective and flexible processes to
flexiblen Walzprofilieren im Rahmen des meet customer demands and to shorten the proProForm Projekts stützen sich auf zwei An- duction cycle.
lagenlinien. Zum einen eine Anlage welche
in Zusammenarbeit mit den Firmen dataM
und Gasparini entwickelt wird und beim
Projektkoordinator Labein mit den anderen Verfahren zur Gesamtprozesskette
verknüpft wird. Diese soll die industrielle
Zusätzlich zu diesen Herausforderungen Umsetzung anhand typischer Bauteilgeobesteht das Bestreben die Lieferzeiten deut- metrien aufzeigen. Darüber hinaus wird auf
lich zu reduzieren. Dies hat unter anderem einer weiteren Anlage am PtU der Fokus auf
zur Konsequenz, dass die produzierende die Verfahrensgrenzen und deren ErweiteZulieferindustrie gezwungen wird, kosten- rung gelegt. Zur Untersuchung der Prozessgünstig und flexibel auf Kundenwünsche grenzen kommen sowohl FE Simulationen
einstellbare Verfahren zu entwickeln.
wie auch Laborversuche zur Anwendung.
Objectives The objective of this research project
is a further elaboration of the scientific basics in
order to dimension the flexible roll forming process. By advancing analytical calculation models,
checking the producibility of various profile geometries is required to perform efficiently. In addition, the enhancement of process limits and the
increase of process reliability are intended.
Produktionskosten zu senken
Entwicklungszeiten zu kürzen
Individuelle Kundenwünsche zu befriedigen
Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen zu reduzieren.
Bauteilfamilien, wie sie bei skalierbaren Ka- »» Meet customers demands
rosseriestrukturen vorkommen, dargestellt »» Improve fuel economy and reduce pollution
werden. Spezielles Augenmerk liegt hierbei
In addition to these challenges, there is the desire
auf der Realisierung enger Toleranzfelder.
Zielsetzung Ziel dieses Forschungspro-
[1] Prototypenprofile
[1] Prototype profiles
jektes ist die Entwicklung einer Prozesskette zur Herstellung von Profilbauteilen
basierend auf den Fertigungsverfahren
Walzprofilieren, Laserschneiden und elektromagnetisches Umformen. Der Fokus der
Aktivitäten am PtU in diesem Rahmen ist
die Weiterentwicklung des flexiblen Walzprofilierens, einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen mit
veränderlichen Querschnitten. Durch ein
NC gesteuertes Werkzeugsystem können so
in einem kontinuierlichen Herstellprozess
Objectives The aim of this project is the development of a flexible process chain for the production of profiles based on the three manufacturing
processes roll forming, laser cutting and electro
magnetic forming.
Here the focus of PtU is on the advancement of
flexible roll forming, a process for the continuous
manufacturing of profiles with variable cross sections. By means of a computer controlled forming stand a huge range of product families are
producible, like commonly used in scalable body
in white structures. The focus of this project is on
meeting common tolerance demands of the automotive industry.
Approach The investigations on the flexible roll
forming in ProForm are based on two manufacturing lines. On the one hand there is a flexible
An innovative manufacturing
roll forming line developed together with the
process for a flexible and cost ef- project partners dataM and Gasparini. This line
fective production of vehicle body will be built up at Labein and combined with the
other processes to complete the process chain.
in white
Here, a range of automotive target geometries
Motivation The European automotive industry will be manufactured. Besides this line, a second
represents one of the largest and most dominant line will be installed at PtU focusing on the proindustries worldwide. In order to preserve its cess limits and its enhancement. These investigacompetitiveness and to give response to the ris- tions will be based on FE-analysis as well as on
ing political and market demands, the car makers laboratory tests.
are forced to:
»» Reduce manufacturing costs
»» Shorten product development times
PE, PE11
Mid, (fraction = 0.0)
(Avg: 75%)
+7.00e-02
+4.20e-02
+1.40e-02
-1.40e-02
-4.20e-02
-7.00e-02
[2] Verteilung der plastischen Dehnung in x-Richtung
[2] Distribution of plastic strain in x-direction
[1] Ausschnitt des CAD Modells der ProForm Anlage
[2] CAD model section of the ProForm line
20
21
Vorformgeometrien für das Innenhochdruck-Umformen (IHU)
durch flexibles Walzprofilieren
Problemstellung Im Forschungsprojekt
stehen geschlossene Profile mit deutlichen
Querschnittsunterschieden im Mittelpunkt.
Derartige Profile sind bislang nur unter hohem Aufwand in mehrstufigen Fertigungsprozessen fertigbar. Durch Innenhochdruck-Umformen (IHU) von prismatischen
Rohren können ebenfalls beschränkt Bauteilgeometrien mit Querschnittsänderungen hergestellt werden. Die Verwendung
querschnittsangepasster Halbzeuge für das
IHU eröffnet neue Möglichkeiten, Bauteile
mit stark unterschiedlichen Querschnittsverhältnissen wirtschaftlich herzustellen.
Zielsetzung Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erweiterung der durch
Innenhochdruck-Umformen erreichbaren
Geometriespektren hinsichtlich der Querschnittsunterschiede der Bauteile. Ein Teilziel ist die Implementierung einer Prozesskette, bestehend aus flexiblem Profilieren,
konventionellem Rollprofilieren und anschließendem Innenhochdruck-Umformen.
Zum Schließen der Profile sind die Einflüsse der vorhergegangenen Umformungen zu
beherrschen. Abschließend sollen durch
Bauteiltests die Eigenschaften der Bauteile ermittelt und Gestaltungshilfen für den
Einsatz solcher Bauteile entwickelt werden.
Vorgehensweise Nach analytischen und
numerischen Betrachtungen wird die Vorformgeometrie bestimmt. Es finden experimentelle Untersuchungen zur Einformung
durch Rollformen und zum Schließen der
Profile durch Schweißen statt. Mit den gefertigten Hohlkörpern werden anschließend
Untersuchungen zum Biegen sowie zum
Innenhochdruck-Umformen durchgeführt.
Nach der Durchführung von Bauteiltests zur
Halbzeugcharakterisierung sind Ausformversuche in einem IHU-Werkzeug geplant.
Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse
sind Richtlinien zur Entwicklung von Bauteilen mit den beschriebenen Eigenschaften
zu entwickeln.
Objectives The aim of this research project is
the extension of achievable geometry spectra in
terms of cross-sectional differences for sheet metal parts by IHP forming. One goal is to implement
a process chain consisting of flexible roll forming,
conventional roll forming and IHP forming. For
closing the profiles the influences of the previous
processes need to be understood and controlled.
By carrying out component tests the properties
of the profiles are determined and guidelines for
the design of flexible roll formed parts can be established.
Approach By analytical and numerical approaches the preform of the flexible roll formed parts
are determined. Experimental studies on roll
forming and closing the profiles by welding are
Preform for internal high-pressure conducted. Forming processes like bending and
IHPF will be conducted. After component tests for
forming (IHPF) by flexible roll
characterizing the semi-product profile a protoforming
type part will be formed by hydroforming. On baMotivation In this research project the focus sis of the results design guidelines will be devellies on closed profiles with a variable cross-sec- oped for products with the described properties.
tion. Such closed profiles are usually produced
in sheet metal manufacturing industry only
under high effort in multistage processes, such
as assembling several sheet metal elements.
The flexible roll forming process offers a new
approach to manufacture semi-finished products. By using the inner high-pressure forming Spannungsverteilung
Distribution of stress
(IHPF) on tubes with a constant cross-section,
only limited part geometries with over the
length varying cross-sections are producible.
Major expansions are only realizable by additional operations such as annealing. In contrast,
the utilization of semi-finished products with
varying cross-sections open up new opportunities for hydroforming to produce components [2] Numerische Betrachtung des flexiblen Profilierens
with large differences in cross-sections under [2] Finite Element Analysis of flexible roll forming
economic conditions.
Flexibles Profilieren
Flexible roll forming
Abweichung [mm]
Deviation [mm]
Schweißen
Welding
Konventionelles Profilieren
Conventional roll forming
950 mm
[3] Maßabweichung eines Bauteils nach dem flexib[1] Prozessabfolge zur Herstellung geschlossener flexibler Profile
len Profilieren
[1] Process chain for the production of hollow profiles with variable cross-section
[3] Dimensional deviation of a part after flexible roll forming
22
Rechnerunterstützte Bauteiloptimierung durch numerische
Prozesskettenanalyse
Problemstellung Die Herstellung verzweigter Blechbauteile ohne Dopplungen ist
dank des neuen Verfahrens Spaltprofilieren
möglich. Durch den Einsatz dieses Verfahrens in einer Prozesskette zur Herstellung
von Mehrkammerprofilen können somit
anspruchsvolle Bauteile belastungsgerecht
gefertigt werden. Während der Herstellung
eines komplexen Profils entstehen prozessbedingte Eigenschaftsgradienten wie z.B.
lokale Verfestigungen, so dass die Annahme eines homogenen Werkstoffs im fertigen
Bauteil nicht mehr gültig ist. Eine zuverlässige Betriebsfestigkeitsanalyse ist somit nur
unter Berücksichtigung dieser Veränderungen möglich.
Zielsetzung Die Bewertung und Optimierung verzweigter Blechbauteile hinsichtlich
der Wechselwirkungen des Herstellprozesses und der Gebrauchseigenschaften kann
wirtschaftlich nur durch numerische Prozesskettensimulation erfolgen. Ziel ist es daher, die gesamte Prozesskette vom ebenen
Blech bis zum eingeformten Bauteil durchgängig zu simulieren, um die Beeinflussung
des Herstellprozesses auf die Betriebsfestigkeit zu berücksichtigen. In Zukunft werden zusätzlich die Werkstoffschädigungen
numerisch abgebildet, um anhand von FESimulationen genaue Aussagen zum Versagensort und -zeitpunkt treffen zu können.
Vorgehensweise Im ersten Arbeitsschritt
wurden alle einzelnen Prozesse der gesamten Prozesskette in den Simulationen abgebildet und auf relevante Einflussparameter
untersucht. Die Ergebnisse einer Umformstufe werden als Eingangsparameter für
die Simulation der nachfolgenden Stufe
verwendet. Anschließend wird anhand der
ganzheitlichen
Prozesskettensimulation
eine Prozessoptimierung hinsichtlich der
Bauteileigenschaften durchgeführt. In der
zweiten Phase werden werkstoffspezifische
Materialparameter durch Experimente ermittelt und mit den FE-Simulationen verglichen, um dann die Werkstoffschädigungen
numerisch abzubilden.
Computer aided part optimization with numerical process chain
analysis
longer be assumed. A reliable analysis of structural durability is only possible by considering
these changes.
Objectives The evaluation and optimization of
bifurcated components regarding the interaction
between production process and the useful propMotivation Linear flow splitting offers the pos- erties can only be carried out economically by
sibility to manufacture bifurcated components numerical process simulations. The aim is to simmade of sheet metal in integral style without ulate the complete process chain from the sheet
lamination of material. By using this method metal to the spread component regarding the
in a process chain to manufacture profiles with manufacturing process for the analysis of strucseveral chambers sophisticated structures can tural durability. In the future the material dambe obtained. During the production of these age has to be represented numerically to predict
complex profiles process-related changes in the the collapse location and time more precisely.
material properties such as local hardening and
residual stresses were generated so that homoge- Approach In a first step every part of the proneous material in the manufactured part can no cess chain has been simulated and the influences
of different parameters have been studied. The
results of one forming stage were the input information for the next step simulation. Afterwards the process has to be optimized to achieve
the desired characteristics of the manufactured
components. In a second step specific material
parameters are determined in experiments and
compared with the FE-simulations to represent
the material damage numerically.
Numerische Prozesskettenanalyse
Numerical analysis of process chain
Blech
Sheet
Trennen
Cutting
Fräsen
Milling
Schweißen
Welding
Spaltprofilieren
Linear flow splitting
Walzprofilieren
Roll forming
Results With the development of the new »cut
and expand method« it is possible to simulate the
process-chain efficiently and effectively. Thereby
the reduction of computing time as well as the
enhancement of the results were in the focus.
Vergleichsspannung nach »von Mises«
Von Mieses stress
Verfestigungen, Eigenspannungen, …
Work hardening, residual
stresses, …
Informationen zur Prozessoptimierung
Input for process optimization
Betriebsfestigkeitsuntersuchung
Investigation of structural durability
Ergebnisse Durch die Entwicklung der »Erweiterten Mapping Methode« konnte die ge- Numerische Analyse der Bauteileigenschaften
Numerical analysis of part properties
samte Prozesskette numerisch effizient und
effektiv abgebildet werden. Dabei stand
eine Rechenzeitreduzierung bei gleichzeiti- [1] Numerische Prozesskettenanalyse
ger Verbesserung der Ergebnisse im Fokus. [1] Numerical analysis of process chains
[2] Spannungen nach Anwendung der »Erweiterten
Mapping Methode«
[2] Stresses after using the »cut and expand method«
23
Adaptronik – Research, Innovation, Application (AdRIA)
Problemstellung Mit Hilfe der Adaptronik
sind autonome Struktursysteme darstellbar,
die sich selbständig an sich verändernde Umgebungsbedingungen anpassen. Diese adaptiven Strukturen setzen sich aus Aktor- und
Sensorsystemen sowie der Regelungstechnik
zusammen. Bei höchster Integrationsdichte
sind Sensoren zur Messung der Störgrößen,
Aktoren zum gezielten Umwandeln der Störgrößen und die Regelungstechnik in einem
Bauteil vereint [Abb. 1]. Die potenziellen
Einsatzfelder liegen in der Schwingungsisolation, Lärmreduktion, Formkontrolle bis zur
Leichtbau- und Zuverlässigkeitsoptimierung
von Bauteilen z.B. für den Automobilbau, die
Energietechnik, den Maschinen- und Anlagenbau und die Bau- und Haustechnik.
Zielsetzung Als interdisziplinäre Technologie erfordert die Adaptronik eine Vielfalt
von Kompetenzen aus unterschiedlichen
Forschungs- und Anwendungsfeldern. Daher
forscht das PtU in enger Zusammenarbeit mit
vielfältigen Fachbereichen der Technischen
Universität Darmstadt und der Hochschule
Darmstadt gemeinsam mit dem FraunhoferInstitut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF). Ziel des geförderten
Projektes ist es, ein Forschungszentrum
Adaptronik am Standort Darmstadt zu etablieren. Durch die Vernetzung bestehender
Kompetenzen sollen die wissenschaftlichtechnischen Hürden der Schlüsseltechnolo-
Herstellung verzweigter Bauteile durch integrierte Umform-,
Zerspan- und Fügeoperationen
vices. The highest density integration is achieved
with sensors to measure disturbances, actuators
targeted to convert disturbances and controlling
devices combined in a single component [Fig. 1].
The potential fields of application are in vibration isolation, noise reduction, shape control up to
lightweight and reliability optimization of components such as for the automotive industry, power
Vorgehensweise Die Forschungsschwer- engineering, mechanical and plant engineering
punkte des PtU befassen sich mit der um- and construction and building equipment.
gie Adaptronik überwunden und Spitzenforschung für den Markt der Adaptronik
angeboten werden. Das PtU untersucht dabei im wesentlichen die Auswirkungen von
Umformprozessen auf in die Werkstücke integrierte Adaptronik-Komponenten
formtechnischen Weiterverarbeitung adaptronischer Strukturen aus Blechmaterialien
mit aufgedruckten, elektrischen Schaltungen. Da diese elektrischen Schaltungen
sehr empfindliche Strukturen darstellen,
werden unterschiedliche Umformverfahren
auf ihre Einsetzbarkeit und ggf. Anpassung
hin untersucht. Ferner steht die Ermittlung
der maximalen Umformfähigkeit im Mittelpunkt, damit die Schaltungen durch Zug-/
Druckspannungen nicht überlastet und dadurch zerstört werden. Zu untersuchen ist
beispielhaft das Walzprofilieren eines zuvor
mit funktionalen Strukturen bedruckten
Blechstreifens zum Hohlprofil.
Objectives As an interdisciplinary technology
the adaptronics requires a variety of competencies from different research and application fields.
Therefore the PtU researches in close cooperation
with various departments of the Technische Universität Darmstadt and the University of Applied
Sciences Darmstadt together with the Fraunhofer
Institute of Structural Durability and System Reliability (LBF). The aim of this funded project is
to establish a research centre for adaptronics in
Darmstadt. Through cross linking of existing competencies the scientific and technical hurdles of
the key technology adaptronics shall be resolved
to provide state-of-the-art research for the market.
Approach The main research of the PtU deals
with subsequent forming processes of adaptronic
structures from sheet metal with imprinted electrical circuits. Since these electrical circuits are
very sensitive structures several forming techAdaptronik – Research, Innovanologies are investigated for their applicability.
tion, Application (AdRIA)
Furthermore, the determination of the maximum
formability is of importance so that the circuits do
Motivation With utilization of adaptronic componot fail by tensile or compression stresses. For exnents autonomous structure systems are feasible,
ample roll forming of previously imprinted sheet
which adapt itself to changing environmental conmetal strip to produce hollow section profiles will
ditions. These adaptive structures are composed of
be investigated.
actuator- and sensor-systems and controlling de-
Problemstellung Verzweigte Bauteile in
Form von Mehrkammerprofilen werden
in vielfältigen Bereichen der Technik als
Leichtbauelemente und multifunktionale
Bauteile eingesetzt. Gegenwärtig werden
diese überwiegend durch Strangpressen
aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Für
Stahlwerkstoffe bestehen gravierende technologische und wirtschaftliche Einschränkungen. Walzprofiliertechnisch sind Mehrkammerprofile nur mit aufwändigen und
gewichtserhöhenden Materialdopplungen
herstellbar. Somit fehlen derzeit innovative
Fertigungs- und Anlagenkonzepte zur Herstellung von Profilen aus Stahl ohne diese
Einschränkungen.
ge zu gewährleisten. Für die Kombination
von Spalt-, Walzprofilier-, HSC-Fräs- und
Laserschweißprozessen konnten rekonfigurierbare Fertigungsfolgen identifiziert und
realisiert werden, die eine Linienfertigung
grundsätzlich erlauben [Abb. 1].
Vorgehensweise Einerseits wird die erfolgreich gestaltete Technologie des Spaltbiegens in die synchronisierte Fertigung
integriert. Andererseits zielen die Arbeiten
auf die frühzeitige Erkennung von Prozessstörungen, deren Ursachen und die Identifikation möglicher Abhilfemaßnahmen. Hier
liegen die Schwerpunkte auf der Qualifikation geeigneter Messverfahren und -datenverarbeitungen sowie der Ermittlung von
Zielsetzung In diesem Projekt werden die Wechselwirkungen zwischen ProzessgröGrundlagen für eine synchronisierte Ferti- ßen und qualitätsrelevanten Produkteigengung verzweigter Blechstrukturen durch schaften.
Kombination von Umform-, Trenn-, Fügeund Beschichtungsverfahren geschaffen.
Für die Realisierung der angestrebten
Manufacturing of bifurcated
Fließfertigung wurden die Verträglichkeit
der Einzelprozesse sowie eine geringe Stö- profiles by integrated forming,
rungsempfindlichkeit als essentielle Vor- milling and joining operations
aussetzungen identifiziert. Arbeiten frü- Motivation Bifurcated profiles such as a multiherer Forschungsphasen belegten die hohe chambered profiles can be found in many differAttraktivität dieses als Fließfertigung be- ent branches. These profiles are mainly manufaczeichneten Fertigungssystems, wenn es ge- tured out of aluminium alloys by bar extrusion.
lingt, die Verträglichkeit der Einzelprozesse For steel materials substantial technological and
economic restrictions exists by using this process.
miteinander und die Stabilität der Vorgän-
only be realized with laminations, which increase
the profile weight. No manufacturing processes
or production lines without these disadvantages
are known today.
Objectives Within this project the fundamentals
of a synchronised production line for manufacturing bifurcated profile shapes by the combination of forming-, cutting, joining and coating
processes shall be developed. For the realisation
of the continuous flow production, the tolerance
of the individual processes and a low failure rate
could be identified as an essential requirement.
Earlier research results allocate the high attractiveness of the continuous flow production, if it is
possible to ensure stable processes and combination of these. For the combination of linear flow
splitting, roll forming, HSC-milling and joining
by laser processes different reconfigurable process sequences could be identified and realised.
These results enable the possibility of a continuous flow production [Fig. 1].
Approach On the one hand the linear bend splitting process is integrated into the synchronised
production line. On the other hand the early detection of process failures, their cause and the
identification of remedial actions is part of the
research. The main focus in this field is on the
qualification of suitable measuring methods and
data processing as well as the detection of restrictions between process parameters and product
quality determining features.
Using roll forming, mulitchambered profiles can
[1] Rekonfigurierbares Anlgenkonzept
[1] Reconfigurable process chain
Störgröße
Disturbance
Erhöhung der Integrationsdichte
Increased integration level
Störgröße
Disturbance
Schwingungen, Lärm,
Instabilität
Vibration, noise,
instability
Passive Struktur
Passive structure
Weniger Schwingungen,
Lärm, höhere Stabilität
Reduced vibration,
noise, greater stability
Aktuator
Actuator
Sensoren
Sensors
Regler
Controller
Störgröße
Disturbance
Struktur, Sensoren &
Aktuatoren
Structure, sensors &
aktuators
Adaptiver Regler
Adaptive controller
Vision
24
Passive Struktur
Passive structure
Störgröße
Disturbance
Struktur, Sensoren, Aktuatoren & Regler
Structure, sensors, actuators & controller
Sensor/Aktuator
Sensor/Actuator
Keine Schwingungen
und Lärm, hohe Stabilität, externer Regler
No vibration and noise,
large stability, external
controller
Adaptronisch
Adaptronic
Regler integriert
Integrated controller
Adaptronisch
Adaptronic
Spaltprofilieren
Linear flow splitting
Abhaspeln
Decoiler
Mechatronisch
Mechatronical
Leistungselektronik
Power electronics
Blechbearbeitung
Milling
Ablängen
Cutting
Signalverarbeitung
Signal processing
Regler
Controller
[1] Adaptive Strukturtechnologie
[1] Adaptive structure technology
Bandkantenbearbeitung
Band edge milling
Walzprofilieren
Roll forming
Laserschweißen
Laser welding
25
Servopresse mit freiprogrammierbarer Hub-, Schwenk- und
Taumelbewegung des Stößels
Produktionsfamilien bei gleich bleibender Qualität
Problemstellung Der Einsatz von Servomotoren mit sehr hohen Drehmomenten, unter
weitgehender Vermeidung träger Massen,
bietet die Möglichkeit der flexiblen kinematischen Anpassung mechanischer Pressen
an die jeweilige Umformaufgabe. Die derzeit realisierten Systeme schöpfen jedoch
das Potenzial der Kombination aus geregeltem Aktor und Kurbeltrieb nur ungenügend aus. Neben Taktrate und energetischer
Ökonomie betrifft dies vor allem die Möglichkeiten neuer, flexibler Produktionsverfahren, welche auf Pressen mit derartigen
Antrieben denkbar werden.
Problemstellung Produktionsprozessketten unterliegen Unsicherheiten in Hinblick
auf die Einschätzung des Absatzmarktes
und in Bezug auf die Halbzeug- und Hilfsstoffqualitätsschwankungen. Die prognostizierte Stückzahl bestimmt den Aufbau der
Produktionsprozesskette. Die Abstimmung
der Teilprozesse wiederum beeinflusst die
Eigenschaften des gefertigten Bauteils. Optimale Prozessketten erhält man durch abgestimmte Produktgeometrien als Resultat
integrierter Produkt- und Prozessentwicklung. Änderungen der Prozesskettenstruktur in der Produktionsphase sind oft nicht
möglich, da sich sonst die geometrischen
und mechanischen Eigenschaften des Produktes ändern und Änderungen der Absatzstückzahlen führen vielmals zu unwirtschaftlicher Fertigung.
Vorgehensweise Nach Auslegung des Antriebssystems, sowie Ableitung und Simulation der Bewegungsalgorithmen wurde mit
der Konstruktion und Fertigung eines mechanischen Modells der Presse begonnen.
Bei Presskräften bis zu 10 kN sollen darauf
Kennzahlen zur Verfeinerung der Simulationsdaten gewonnen und bereits entworfene
Regelungsstrategien bzw. Verfahren maßstäblich erprobt werden. Parallel erfolgte
die Entwicklung der Schwenklager des
Antriebes als Kombination aus Wälz- und
Gleitlager zur Verbesserung des Führungsverhaltens des Regelkreises.
Ergebnisse Auf Basis des konzipierten
Pressensystems können, vor allem durch
die einfache Kombination bestehender Umformverfahren, neue Fertigungsspektren
gefunden werden. Ihre Realisierung im Modellmaßstab ist Gegenstand aktueller Forschungsarbeit.
Motivation The application of servo-motors
which combine high torque and low rotational
mass inertia in presses offers the possibility to
easily adapt the kinematics of mechanical presses to a wide range of different forming processes.
However, today’s servo-presses mainly focus on
the variation of the stroke- and the forging- or
stamping-movement or concentrate on possibilities to control the unavoidable tilting of the ram
when operating the press with eccentric forces.
Objectives The aim of this project was to develop
a new press system, which increases the possibilities of servo-press technologies towards higher
quality and more complex metal formed parts.
The focus was thereby set on the realization of or- [1] CAD-Modell des neuartigen Servopressenkonzepts
bital ram movement together with a numerically [1] CAD-Model of the new servo-press system
controlled stroke and pivoting of the ram.
Approach In the developed press-system, the
ram movement is effected by a combination of
three independent crank-link-systems, which are
not coupled mechanically but only by the overall
control unit. In addition to any eligible profile of
ram movement in stroke direction a controlled
ram tilting in longitudinal and lateral axis can be
executed in order to support forming processes
and to provide the desired orbiting movement
[Fig. 1+2]. Hereby even undercuts may be manufactured without changing the pieces position in
the press [Fig. 3].
Wertschöpfungssystems durch Austausch
einzelner Teilprozesse zu reagieren, ohne
dass das erzeugte Produkt Abweichungen
in seinen Eigenschaften erfährt, d. h. die
Qualität stets beibehält. Die Produkteigenschaften werden als Merkmale definiert,
die für die Erfüllung der Gebrauchsfunktion des Produktes als maßgeblich betrachtet
werden. Auf der anderen Seite stehen zur
Beherrschung der Unsicherheiten des Beschaffungsmarktes inkrementelle Umformverfahren im Mittelpunkt. Die Werkstückgeometrien werden hierbei mit einfachen
Werkzeugen aber komplexeren Werkzeugbewegungen erzeugt. Zu erforschen ist,
inwieweit durch eine geeignete Regelung
Einfluss auf die Werkstückeigenschaften
ausgeübt werden kann. Hierzu wird eine
3D-Servopresse mit 160t Presskraft entwickelt. Sie bietet eine hohe Flexibilität im
Zielsetzung Zur Erhöhung der Wirtschaft- Hinblick auf die Werkzeugkinematik und
lichkeit der Produktion und zur Beherr- der Ausbringung.
schung von Unsicherheiten, werden zwei
gleichwertige Ziele verfolgt. Ein Ziel ist es,
Grundlagen für Produktionsfamilien für die
High quality manufacturing proumformende Fertigung mittlerer und höherer Stückzahlen zu schaffen. Ein weiteres cesses for medium and higher lots
Ziel ist die Beherrschung von Änderungen Motivation Manufacturing processes and process
im beschaffungsmarktbasierten Teil des chains undergo uncertainties with regard to the
Wertschöpfungssystems durch geregelte quality of semi-finished products as well as the
sales conditions. The forecast quantity of manuUmformprozesse.
integrated product- and process-design. Nowadays, the process chain is considered mostly rigid
during the production process. Radical changes
in the process chain are often not possible due to
the caused changes in the geometrical and mechanical properties.
Objectives To increase the production process’
cost-effectiveness and to keep control over the
uncertainties, two equitable targets are set within this project. On the one hand, the basics for
production-families will be investigated for medium and higher lots. To control quality changes
and to handle changed availability of semi finished products in the supply market, feed-backcontrolled forming processes will be investigated
on the other hand.
Approach Through the installation of production-families a possibility will be given to quickly
react on essential market changes by replacing
chosen sub-processes, without changing the final
product properties. The product properties are
hereby defined as features, which are significant
for the products functionality. For the control of
uncertainties of the supply market, the incremental forming processes will be analysed primarily. Hence, simple tool systems will be applied in
combination with a complex tool motion to produce complex parts for low lot sizes. Therefore, a
servo press with 160 tonnes maximum load will
be developed with three degrees of freedom to
guaranty maximum flexibility with regard to tool
motion as well as for the flexibility of the output.
factured parts will influence the configuration of
the process chain. Also, the coordination of the
Vorgehensweise Zu entwickelnde Produk- sub-process affects the quality properties of the
tionsfamilien sollen die Möglichkeit bieten, final part. An optimal process chain is obtained
auf Änderungen im absatzbasierten Teil des by adjusted product geometries that are found by
Results As demonstrated by the described new
servo-press-system, the integration of process
steps, usually reserved to other specialised forming machines, is practicable in servo presses with
two additional controlled ram-axes. Thereby the
main features of press-productivity, like stroke
rate and energy efficiency, do not decrease.
[2] Hebel-Kinematik für Hubweg- und Einbauhöhen-
Unsicherheit im Produktionsprozess
Unsteady production processes
Schwankende Halbzeugqualität
Ranging quality
anpassung
Heute
Today
[2] Lever link system for stroke and height adjustment
Halbzeug
Semi finished part
Investition Investment
Zielsetzung Angestrebt wurde die Konzeption einer Presse deren Stößelantrieb über
mehrere umlaufende, nicht mechanisch
gekoppelte Kurbelwellen erfolgt. Die Regelung der jeweiligen Kurbelwinkel soll dabei
einerseits die Stößelkippung bei außermittiger Belastung möglichst kompensieren,
andererseits aber auch gezielte Taumelund Kippbewegungen des Oberwerkzeuges
ermöglichen [Abb. 1+2]. Aufgrund dieser
zusätzlichen Freiheitsgrade des Stößels
können letztlich eine Reihe von neuen
Fertigungsverfahren bzw. Verfahrenskombinationen und sogar die Herstellung von
Fließpressteilen mit Hinterschneidungen,
realisiert werden [Abb. 3].
Servo-press with numerically
controlled stroke, pivoting and
orbital ram movement
SFB 805
CRC 805
Ausgangszustand
Initial state
Umformung
Forming
Elektrische Energie
Electric power
Umformmaschine
Forming machine
Endzustand
Final state
Regelung des Umformprozesses
Inkrementelle Massivumformung
Closed loop controlled
process
Incremental bulk forming
Stückzahl Lot size
[3] Kniehebelsystem für Hub- und Taumelbewegung
[1] Austausch eines Teilprozesses aufgrund
[2] Regelung von Umformprozessen
[3] Crank link system for stroke and orbital movement
geänderter Stückzahl
[2] Closed loop controlled forming process
[1] Replacement of subprocess for changing lots
26
27
Prozessketten-Benchmarking von Betrieben der Umformtechnik
Problemstellung Typische umformtechnische Betriebe beschäftigen häufig etwa
50 Mitarbeiter im Produktionsbereich und
werden damit den kleinen und mittleren
Unternehmen (KMU) zugerechnet. Sie sind
einerseits einem hohen Kostendruck ausgesetzt, andererseits stellen die Kunden immer
weitergehende Forderungen an Teilequalität, Lieferbereitschaft usw. Wettbewerbsfähigkeit lässt sich unter diesen Bedingungen
nur erzielen, wenn sämtliche Geschäftsprozesse kontinuierlich optimiert werden.
Aufgrund der begrenzten Kapazitäten hinsichtlich Personal und Finanzmittel werden
solche Optimierungsmaßnahmen jedoch in
der Praxis häufig vernachlässigt.
prozesskette sowohl durch Kennzahlen als
auch anhand von qualitativen Merkmalen,
die während einer Betriebsbegehung erfasst werden, beurteilt [Abb.2]. Das Benchmarking-Team bedient sich dabei Leitfäden,
die die Prozessketten der zu untersuchenden Betriebe detailliert abbilden. Basierend
auf diesen Daten wird mit Hilfe von Expertenwissen ein optimierter Referenzprozess
entwickelt, der die Grundlage für die Beurteilung der Teilprozesse bildet. Bei der quantitativen Auswertung werden typische wirtschaftliche Kennzahlen gebildet. Die für die
einzelnen Betriebe gewonnenen Ergebnisse
werden sowohl dem Referenzprozess wie
auch den Ergebnissen der Partnerunternehmen in anonymer Form gegenübergestellt.
Nach Umsetzung von daraus abgeleiteten
Verbesserungsmaßnahmen ist eine erneute
Benchmarkinganalyse empfehlenswert, um
deren Wirksamkeit zu überprüfen.
Zielsetzung Ziel des Prozessketten-Benchmarkings [Abb. 1] ist es, Betrieben aus dem
Bereich der Umformtechnik objektive Informationen über die eigene Leistungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen. Durch den
Vergleich der eigenen Stärken und Schwächen mit anderen Unternehmen des TeilProcess Chain Benchmarking for
nehmerfeldes können Verbesserungspotenforming
enterprises
ziale für alle untersuchten Teilbereiche des
eigenen Betriebes abgeleitet und geeignete Motivation Typical factories employ no more
than 50 employees in production on the average.
Maßnahmen umsetzt werden.
facturing process chain is necessary. In practice
improvement measures are often neglected due
to limited capacities of manpower and capital.
Objectives The objective of Process Chain Benchmarking [Fig.1] is to provide information about
their performance to enterprises of the forming
industry. After analyzing the complete process
chain the participating enterprises obtain information about their strengths and weaknesses
compared to other enterprises. On this basis need
for improvement for the own factory can be identified and appropriate measures can be realized.
Approach A concept based upon the benchmarking methodology has been developed. Accordingly, the manufacturing process chain is benchmarked by means of operating figures as well as
qualitative features [Fig. 2]. To gather the qualitative data, the benchmarking team uses checklists
representing the process chains of the factories.
On these data an optimal reference process is
developed by expert knowledge, which provides
the basis for the evaluation of each single process. Deviations from the reference processes
and from other factories as well as the operating
figures are illustrated anonymously, both graphically and textual. After identifying improvement
measures and realizing them, a second benchmarking analysis is recommended to review its
effectiveness.
These enterprises are facing a high cost pressure
as well as further customers’ requirements like
Vorgehensweise Es wurde ein Konzept ausproduct quality or just-in-time production. To
gehend von der Benchmarking-Methodik remain competitive under these circumstances,
entwickelt. Danach wird die Produktions- a continuous improvement of the entire manu-
BenchmarkingTeam
BenchmarkingTeam
Produktionsprozess
Production
process
Technologie
Technology
Organisation
Organization
issues
Kennzahlen
Operating figures
Kennzahlenfragebogen
Operating figures
Datensammlung
Data collection
Betriebsbegehung
(Dauer: etwa ein
Arbeitstag)
On-site survey
(duration: approx.
one workday)
Analyse mittels Prozessketten-Benchmarking
Analysis by process chain benchmarking
[1] Beim Prozessketten-Benchmarking werden Betriebe sowohl
[2] Benötigte Kennzahlen stellen die Betriebe zur Verfügung. Die
nach technologischen wie auch nach betriebswirtschaftlichen
übrigen Vergleichsdaten werden im Rahmen einer Betriebsbege-
Kriterien untersucht
hung gesammelt.
[1] Process chain benchmarking focuses on technical as well as economic issues
[2] Operating figures are provided by the participating enterprises. Other
data is gathered during an on-site survey.
28
29
Verfahrensentwicklung
Process development
New developments in production
technology by innovative forming processes
Roll forming technology
New processes based on roll forming are being
In order to assure economically and environmen- developed. Besides an improvement of dimental friendly production in the future, constant sional accuracy, an expansion of the feasible
new and further development of industrial man- product range is targeted. This is particularly
ufacturing processes is inevitable. Main focuses attempted by the development of flexible roll
at the PtU herein are hydroforming, incremental forming as well as by the CRC 666 »Integral sheet
metal design with higher order bifurcations«,
forming processes and roll forming technology.
which focuses on the realization of bifurcated
profile structures. Additionally, investigations of
Hydroforming
Hydroforming represents an inherent part of roll forming of sheet metal blanks with variable
research and development activities in process cross section are conducted.
development. New approaches are attempted
especially in the fields of elevated temperatures,
joining by hydroforming and sheet metal hydroforming. Besides an increase of process stability,
an expansion of process limitations as well as improved analytical and numerical representation
methods are aimed. Recent developments engage
in the application of gas as pressure medium, hydroforming of sheet stringers as well as sophisticated blank parts.
Incremental processes
Incremental forming processes enable for an increased flexibility in forming, low forces and the
processing of materials which are usually hard to
form. By incremental forming technology, technically demanding parts with optimized material
properties can by realized. Main focuses in the department process development are spinning, flow
turning and rotary swaging. Also the advancement of simulation methods is regarded. Furthermore, the integration of actuators in structures
by incremental forming is investigated.
30
Neue Entwicklungen in der
Fertigungstechnik durch innovative
Umformprozesse
Um auch in Zukunft eine wirtschaftliche
und gleichzeitig ökologisch verträgliche
Produktion sicherstellen zu können, ist
die ständige Neu- und Weiterentwicklung
industrieller Fertigungsprozesse von entscheidender Bedeutung. Schwerpunkte am
PtU sind hierbei wirkmedienbasierte Umformverfahren, inkrementelle Prozesse sowie Profiliertechnik.
Umformen mit Wirkmedien
Das Innenhochdruck-Umformen (IHU) ist
ein fester Bestandteil der Forschung und
Entwicklung im Bereich Verfahrensentwicklung. Neue Ansätze werden insbesondere mit dem Halbwarm- und Warm-IHU,
dem IH-Fügen und dem Blech-IHU verfolgt.
Neben einer Erhöhung der Prozesssicherheit sollen dabei auch eine Erweiterung
der Verfahrensgrenzen sowie eine bessere
analytische und numerische Abbildbarkeit
erreicht werden. Neueste Entwicklungen
beschäftigen sich mit dem Einsatz gasförmiger Wirkmedien, der wirkmedienbasierten Umformung von verzweigten Blechen
sowie mit neuartigen Halbzeugen.
Inkrementelle Verfahren
Inkrementelle Verfahren ermöglichen durch
kinematische Formgebung eine Flexibilisierung der Prozesse, niedrige Umformkräfte
sowie die Verarbeitung schwer umformbarer
Werkstoffe. Durch inkrementelle Verfahren
können technisch anspruchsvolle Bauteile
mit optimierten Materialeigenschaften gefertigt werden. Schwerpunkte im Bereich
Verfahrensentwicklung sind Drück- und
Drückwalzprozesse sowie das Rundkneten.
Auch die Weiterentwicklung von Simulationsmethoden in diesem Bereich wird betrieben. Weiterhin wird die Integration von
Wirkelementen in Strukturen mittels inkrementeller Umformverfahren untersucht.
Profiliertechnik
Neue Verfahren zur Herstellung von Profilen werden auf Basis der Walzprofiliertechnik entwickelt. Neben einer Erhöhung
der Profilgenauigkeit wird hier auch eine
Erweiterung des Produktspektrums angestrebt. Dies erfolgt insbesondere durch die
Entwicklung des flexiblen Profilierens und
durch den Sonderforschungsbereich 666,
der sich mit der Fertigung verzweigter Profilstrukturen beschäftigt. Ergänzend erfolgt
die Untersuchung des Profilierens von Blechen veränderlichen Querschnitts.
31
Untersuchung des Werkstoffverhaltens bei der WarmInnenhochdruck-Umformung
Problemstellung Die Umformtechnik stößt
bei Verwendung von Leichtbaumaterialien
wie z. B. Aluminiumlegierungen oder hochfesten Stählen häufig an Grenzen, da diese
Materialien frühzeitig durch Reißen versagen bzw. hohe Prozesskräfte erfordern. Diesem Problem kann durch eine Materialerwärmung begegnet werden. Auch auf dem
Gebiet der Innenhochdruck-Umformung
wird derzeit an Lösungen gearbeitet, die
eine Umformung im so genannten warmen
Temperaturbereich ermöglichen. Für numerische Simulationen fehlen zuverlässige Daten zur Beschreibung des Fließverhaltens der
rohrförmigen Halbzeuge aus den genannten
Materialien im warmen Temperaturbereich.
Die Verwendung von Fließdaten aus einachsigen Zugversuchen ist für die Innenhochdruckumformung nicht ausreichend.
Vorgehensweise Es werden zunächst eine
Prüfmethode entwickelt und ein Prüfstand
realisiert, mit denen realitätsnahe Fließdaten ermittelt werden können. Fließdaten
sollen sowohl geschwindigkeits- als auch
temperaturabhängig aufgenommen werden.
Unter Verwendung dieser Fließdaten soll
die Herstellung einer Beispielgeometrie auf
verschiedene Arten in numerischen Simulationen abgebildet und analysiert werden.
Anschließend erfolgt ein Abgleich der Simulationsergebnisse mit realen Experimenten.
Entwicklung eines segment-hydroelastischen Niederhaltersystems
für Tiefziehprozesse
ited, since these materials fail at relatively low
strains or require large forces for deformation.
These problems can be counteracted by elevating
the material’s temperature. In the area of hydroforming, recent developments aim at elevating
the process temperature into the range of hot
forming. For simulating the processes, reliable
material data is required. Ordinary tensile test
data are insufficient for this purpose.
Objectives The target of the project is the development of a reliable testing technique for the
determination of tube flow curves for hot hydroforming. Additionally, a method for the numerical
simulation of the process, basing on the gained
Ergebnisse In der ersten Projektphase wur- material- and workpiece data, will be provided.
de ein Rohr-Berstversuchs-Prüfstand konzipiert, realisiert und umfassend erprobt.
Mit Hilfe dieses Prüfstandes können Rohrfließkurven für konstante Temperaturen
und Dehnraten erzeugt werden. Die damit
ermittelten Fließdaten finden Eingang in
thermomechanisch gekoppelte FE-Simulationen des Warm-IHU-Prozesses.
Zielsetzung Ziel des Vorhabens ist es, eine
zuverlässige Prüfmethodik zur Ermittlung
von Fließdaten für die InnenhochdruckUmformung im warmen Temperaturbereich zu entwickeln. Weiterhin soll eine
Investigation of the material propMethode zur numerischen Simulation des
Prozesses, basierend auf den zuvor gewon- erties during hot hydroforming
nenen Werkstoff- und Halbzeugdaten, ent- Motivation If high strength steel alloys or lightweight metals like aluminum have to be formed,
wickelt werden.
Approach First, a testing technique and a test
stand will be developed and realized, which are
capable of determinating close-to-reality flow
curves. These data are to be detected velocity- as
well as temperature controlled. Using these yield
data, the forming process of a demonstration geometry gets analyzed by means of numerical simulation. In a following step, the simulation results
will be matched with experimental data.
Results In the first project phase, a tube bulge
test-stand has been designed, realized and tested. With this device, tube flow curves can be
determined for constant temperature and strain
rate. The gained yield data are going to be implemented in FE-simulations of hot hydroformmetal forming technologies are frequently lim- ing applications.
Problemstellung Während des konventionellen Tiefziehens von nicht rotationssymmetrischen Bauteilen entstehen im
Flanschumfang unterschiedliche Formänderungszustände, die dazu führen, dass die
Blechdicke in den besonders beanspruchten
Flanschbereichen durch hohe tangentiale
Druckspannungen zunimmt. Dies führt zu
lokal stark überhöhten Flächenpressungen,
was die erforderlichen Ziehkräfte erhöht.
Zielsetzung Ziel des Forschungsvorhabens
ist die Entwicklung eines segment-hydroelastischen Niederhaltersystems für das
Tiefziehen. Grundidee ist dabei, eine an die
Blechaufdickung und die Flächenpressung
angepasste Segmentierung des Niederhalters zu realisieren. Dazu werden Taschen an
der Niederhalterfläche eingebracht, die wie
eine Metallmembran wirken. Die Taschen
sollen in den Bereichen positioniert werden, in denen die größten Blechaufdickungen und eine geringe Niederhalterpressung
während des Tiefziehens mit starrem Niederhalter auftreten sollen.
Modell-Bauteils analysiert. Dabei liegt die
Verwendung starrer Tiefziehwerkzeuge unter praxisrelevanten Belastungen zugrunde.
Die Ergebnisse von Sensitivitätsanalysen liefern die zeitliche und örtliche Blechdickenverteilung in charakteristischen Bauteilbereichen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen
werden die segment-hydroelastischen Niederhalter mit Hilfe von Werkzeugsimulationen ausgelegt. Neben analytischen und
empirischen Betrachtungen zur Dimensionierung der Drucktaschen nach der FKMRichtlinie, sind numerische Untersuchungen erforderlich. Die Konstruktion und
Umsetzung des segment-hydroelastischen
Niederhalters sowie die experimentellen
Versuche werden am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) in
Hannover durchgeführt.
areas, a sheet thickness increase appears. These
cause an increased surface pressure in the blank
holder. In consequence, an increased drawing
force is required which will restrain the material
flow and will cause failures in the workpiece.
Objectives The objective of this project is to reduce the drawing force with the help of segmenthydro-elastic blank holders. These will compensate sheet thickness increase and will reduce the
blank holder force as well as the deep drawing
force. The areas with low thickness increase will
be modeled rigid and areas with a high thickness
increase will be designed as elastic.
Approach A methodical approach which was developed for the design of active-elastic tool systems (ACTEC) and the use of the finite-elementmethod (FEM) enables stepwise dimensioning
of the flexible areas of a segment-hydro-elastic
blank holder. The dimensioning will be done accordingly to the sheet thickness distribution obtained from the finite element analysis with rigid
tools. Hence, the tool system will be designed to
compensate the inhomogeneous thickness distriDevelopment of a segmentbution in the flange area. A sensitivity analysis of
hydro-elastic blank holder for the the part and the process parameters reveals the
time-dependent on-site distribution of the loaddeep drawing process
ing. Experimental investigations will show the efMotivation During the deep drawing process of fectiveness of the tool system in comparison with
Vorgehensweise Mit Hilfe numerischer Un- non-rotationally symmetric parts non-uniform the rigid tools as well as in comparison with the
tersuchungen wird die Blechdickenentwick- deformation conditions appear in the flange area. FE results.
lung im Flanschbereich eines rechteckigen Due to the high tangential compression in critical
ACTEC-Ziehplatte
ACTEC-Drawing plate
Seitenansicht der analysierten Teilgeometrie
Side face of the analysed part geometry
Zwischenplatte
Sandwich plate
Z1
Z2
Z1 = 55mm
Z2 = 30mm
Drawing depth Z1 = 55mm
Z2 = 30mm
Ziehtiefe
Pyrometer
Pyrometer
Durchmessersensor
Diameter measurement camera
Rohrendenfixierungs- und
Rohrendenabdichteinheiten
Tube end sealing and fixation units
Druckkanäle
Pressure chamber
Unterplatte
Base plate
Wahlweise massive oder aktiv-elastische Platte
Active-elastic or semi-rigid drawing plate
Induktionseinheit
Induction unit
Obere Ziehplatte z = 10mm
Drawing plate z = 10mm
Hydraulikzylinder
Hydraulic cylinder
Massiver
Eckbereich
Rigid corner
region
Zwischenplatte z = 20mm
Sandwich plate z = 20mm
Zwischenplatte z = 10mm
Sandwich plate z = 10mm
Sichtfenster
Viewing window
Induktionsspule
Induction coil
Schutzgehäuse
Bursting chamber
Lichtquelle
Light source
bK,LS,max = 30mm
bK,LS,max = 30mm
Dichtungen
Sealing band
Druckkanal
Pressure chamber
Versuchsrohr
Specimen tube
Unterplatte z=10mm
Base plate z=10mm
Steghöhe
Kanalbreite
Kanalradius
Web heigth
Groove width
Groove radius
hs = 3mm
bk = 10-30mm
rK = 2mm
hs = 3mm
bK = 10-30mm
rK = 2mm
bK,QS1,max = 30mm
bK,QS1,max = 30mm
[1] Realisierter Prüfstand für Warm-Berstversuche
[1] Aktiv-elastisches Werkzeugsystem zum Tiefziehen mit Innenhochdruck von nicht-rotationssymmetrischen Bauteile
[1] Realized test stand for hot bulge tests
[1] Active-elastic tool system for the Hydroforming of non-rotationally symmetric parts
32
bK,QS2,max = 24mm
bK,QS2,max = 24mm
33
Herstellung von Rohren mit flexiblem Wanddickenverlauf durch
Walzprofilieren von bandprofilgewalztem Vormaterial
Tiefziehen mit Innenhochdruck von verzweigten Blechen
Problemstellung
Wirkmedienbasierte
Umformverfahren bieten gegenüber konventionellen Ziehverfahren ein hohes Maß
gestalterischer Freiheit. Neben bekannten
Nebenformelementen wie z.B. Sicken, Noppen und Montageflächen können Versteifungen auch als Stringer realisiert werden.
Solche Strukturen bieten ein breites Anwendungsgebiet wie z.B. auf Kuppeldächern, im
Brückenbau, in Autokarosserien, im Flugzeugbau oder in der Verpackungs- und Möbelindustrie.
Prozessführung. Die experimentell bestimmten Prozessparameter werden in Form
eines Arbeitsdiagramms dargestellt. Die
Veranschaulichung der methodischen Vorgehensweise sowie der Ergebnisse erfolgt
am Beispiel von Demonstratoren. Es werden gleichsinnig (synklastisch) gekrümmte
Schalen mit Versteifungen im inneren und
äußeren Bereich des Bauteils realisiert.
Zielsetzung Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Schaffung einer technologischen
Grundlage für die Bereitstellung mehrfach
gekrümmter, mit geraden Stützrippen versehener Blechstrukturen in Integralbauweise [Abb. 1]. Die bei der Umformung maßgeblich wirkenden Mechanismen sollen hierzu
erarbeitet und die Verfahrensgrenzen bestimmt werden. Ferner sollen die Einflüsse
der vorgelagerten Umformschritte auf das
Tiefziehen sowie auf die Versagensgrenzen
untersucht werden. Daraus werden verfahrensspezifische Restriktionen bezüglich der
Bauteil- und Steggeometrie als auch der Steganordnung abgeleitet.
werden [Abb. 2]. Weiterführende Arbeiten
verfolgen das Ziel, das Halbzeugspaktrum
auf verzweigte Bleche in Integralbauweise
zu erweitern.
the effect of the tolerances of the welded stringer
to the failure modes has to be investigated. The
result of this scientific work will be a method for
dimensioning of the stringer parameters as well
as the process control strategy.
Approach The process will be studied with the
help of finite element analysis .The material flow,
the thinning, the distribution of the surface pressure in the flange area, as well as the stresses
and the true strains will be considered for the dimensioning of the tool systems as well as for the
Ergebnisse Die Umformbarkeit von steg- process design. The methodical approach will be
versteiften Blechen in Differentialbauweise tested on sample geometries with stinger in the
konnte bereits erfolgreich nachgewiesen inner surface as well as in the outer face.
Results The process chain for the hydroforming
process laser welded sheet stringers already gives
sufficient results. Hence, the parameters which
influence the hydroforming process, like the process parameters, the stringer height, thickness
and distance as well as the influence of existing
deformations due to the linear bend splitting
need to be investigated.
Hydroforming of sheet stringers
in integral design
Objectives The main focus of this project is to
adapt the process chain of linear bend splitting to
sheet stringer hydroforming. The influence of the
heat-affected zone to the material flow as well as
wie z.B. die Innenhochdruck-Umformung
durch gezielte Blechdickenverteilungen zu
erweitern. Daher ist die Charakterisierung
der Qualität von Rohren mit veränderlichem Querschnitt z.B. im Hinblick auf das
Zielsetzung Ziel dieses Forschungsprojek- Restformänderungsvermögen von großem
tes ist daher die Fertigung von Stahlrohren Interesse.
mit über dem Querschnitt veränderlichem
Wanddickenverlauf durch das Walzprofilie- Vorgehensweise In dem von der Forren von bandprofilgewalztem Vormaterial. schungsvereinigung Stahlanwendung e.V.
Mit diesen Halbzeugen ist es möglich, leich- geförderten Verbundprojekt wird mit Hilfe
te und gleichzeitig sehr steife Stahlprofile des kontinuierlichen Bandprofilwalzens ein
zu realisieren. Idealerweise lassen sich so Blechband mit einer oder mehreren QuerProfilquerschnitte herstellen, die individu- rillen gefertigt (IBF der RWTH Aachen).
ell auf die in der Nutzungsphase auftreten- Anschließend ist aus diesem bandprofilgeden Belastungen angepasst sind. Weiterhin walzten Blechband ein Rohr durch Walzwäre es möglich, das Formänderungsver- profilieren mit integriertem Hochfrequenzmögen für sekundäre Umformverfahren schweißen zu fertigen [Abb. 1]. Zur zeit- und
Walzprofilieren
Roll-Forming
Motivation The forming operation during the hydroforming process of sheet metals is performed
by a pressure medium. Weight and strength optimized structures often use stringer elements
to fulfill this requirement. A subsequent attachment of stringer elements to multi-curved surface
structures are complex in many respects. Stringer
sheets have to be manufactured precisely acVorgehensweise Mithilfe von FE-Berech- cording to the face sheet. The positioning of the
nungen werden der Materialfluss, die stringer to the face sheet and the control of the
Blechaufdickung im Flanschbereich, der laser beam position along a 3D-curvature during
the welding process are very sophisticated.
Umformgrad sowie die Spannungen und
Dehnungen im Bauteilboden sowie in den
Stegen untersucht. Darauf aufbauend erfolgt die Auslegung der Werkzeugsysteme
sowie die Bestimmung der Strategien zur
Problemstellung Maßgeschneiderte Blechhalbzeuge (Tailored Blanks) bieten durch
gezielte Materialeinsparung ein hohes Potenzial für den effektiven Leichtbau.
Rohr mit veränderlichem Querschnitt
Tube with varying cross-section
(DC04, lasergeschweißt)
[1] Prozesskette zur Fertigung der Rohre mit veränderlichem Querschnitt
[1] Process chain for production of tubes with varying cross-section
[2] Deep-drawn components built in differential construction
(DC04, laser welded)
Matrize
Die
Spaltwalze
Splitting roll
Prozesskette zum Tiefziehen mit IHU in Integralbauweise
Process chain for integral design
Stringer
Stringer
Fs
NH
Blank
holder
Konischer Dichtstempel
Tapered sealing punch
Druckzufuhr
Pressure supply
Rohr
Tube
Distanzstück
Spacer
Radialer Aufweitsensor
Radial expansion sensor
Verzweigtes Blech
Sheet stringer
Matrize
Cavity
Coil
Coil
Walzprofilieren
Roll forming
Spaltbiegen
Linear bend
splitting
Biegen
Bending
Biegen
Bending
Spaltbiegen
Linear bend
splitting
Trennen
Cutting
Tiefziehen mit IHU
Hydroforming
[2] Schematischer Aufbau des Rohrberstversuchs (oben) und Darstellung der Hauptformänderung mit Hilfe
optischer Messtechnik (unten)
[1] Prozesskette zum Tiefziehen von verzweigten Blechen in Integralbauweise
[2] Setup of the tube-bulge-test (top) and illustration of the major principle strain of a bursted tube obtained by an optical
[1] Process chain for linear bend splitting and hydroforming of sheet stringers
measurement system (bottom)
34
Development of a production process for tubes with non-constant
wall thickness distribution by roll
forming of tailor rolled strips
Motivation Tailored blanks offer a high potential for effective lightweight constructions by
reducing the material consumption.
Bandprofilwalzen
Strip profile rolling
[2] Tiefgezogene Bauteile in Differentialbauweise
kostensparenden Auslegung der Rollengeometrien und -anordnungen finden FE-Simulationen des Walzprofilierprozesses Anwendung. Beim Bandprofilwalzen treten lokal
variierende Materialeigenschaften auf, die
anhand von FE-Simulationen dieses Fertigungsprozesses oder einer experimentellen
Korrelation der Materialhärte und Vordehnung quantifizierbar sind. Nach Fertigung
der Rohre mit veränderlichem Querschnitt
wird das Restformänderungsvermögen anhand von klassischen Materialprüfungen
sowie von Innenhochdruck-Umformungen
(Berstversuche) analysiert [Abb. 2].
Objectives Goal of this research project is the
production of steel tubes by roll-forming of material with a defined wall thickness distribution along the cross-section (tailor rolled strips).
These semi finished parts are simultaneously
light and very stiff profiles. Ideally the cross-sections of the tubes can be designed to withstand
the load spectrums with reduced material usage.
By a well directed arrangement of the material
accumulation it should also possible to expand
the formability for secondary forming processes
like tube-hydroforming. Therefore, the characterization of the quality of these tubes, e.g. the
residual formability, is of interest.
Approach In this collaborative project – funded
by the Forschungsvereinigung Stahlanwendung
e.V. – a sheet metal coil with one or more grooves
is manufactured by the so-called strip profile
rolling technology (IBF, RWTH Aachen). Subsequently this tailored rolled strip coil is formed to
a tube by roll-forming with integrated high-frequency welding [Fig. 1]. For time- and cost-saving
design of the tool geometries and arrangement
FE-simulations of the roll-forming process are
conducted. During the strip profile rolling process the sheet metal obtains locally varying material properties which can be quantified either by
FE-simulations of the strip profile rolling process
or experimentally by a correlation of the material
hardness and prestrain. After the production of
tubes with variable cross-sections, the remaining
formability is quantified by conventional material testing and tube-bulge-tests [Fig. 2].
35
Entwicklung neuartiger Leichtbau-Rollprofile aus flexibel
gewalzten höher- und höchstfesten Mehrphasenstählen für
den Automobil- und Transportsektor
Problemstellung Um der stetigen Gewichtszunahme von einem Fahrzeugmodell zu seinem Nachfolger entgegen zu wirken, werden
im Automotive- und Transportsektor seit einigen Jahren verstärkt Leichtbaustrategien
im Karosserie- und Strukturbereich gesucht
und erforscht. Vor allem eine belastungsangepasste Wanddickenverteilung innerhalb
der strukturbildenden Bauteile verspricht
ein großes Einsparpotential. Während entsprechende Halbzeuge inzwischen verfügbar sind, fehlt derzeit noch ein wirtschaftliches Fertigungsverfahren zur flexiblen
Herstellung der genannten Profile.
Vorgehensweise Grundlage der Untersuchungen zum Walzprofilieren von TRBs sind
eine Einformanalyse und die Erforschung
unterschiedlicher Werkzeugkonzepte mit
Hilfe der FE-Simulation. Es sollen Verfahrensvarianten und -grenzen aufgezeigt und
letztlich das optimale Werkzeugkonzept ermittelt werden [Abb. 2]. Sämtliche Grundlagenuntersuchungen werden nach der Fertigung eines Gerüsts im Reversierbetrieb
durchgeführt. Von Interesse sind besonders
die Maßhaltigkeit und die resultierenden
Bauteileigenschaften der Profile.
Zielsetzung Ziel dieses Forschungsprojektes
ist die Entwicklung einer Profilbaukastenfamilie für den Automotive- und Transportsektor aus hochfesten Mehrphasenstählen mit
belastungsangepassten Blechdickenverläufen. Dazu sollen Tailor Rolled Blanks (d.h.
Bleche mit einem variablen Dickenverlauf
in Walzrichtung) durch Walzprofilieren zu
stabförmigen Strukturbauteilen umgeformt
werden [Abb. 1]. Neben der Möglichkeit, die
Profile gezielt belastungsoptimiert fertigen
zu können, bietet sich auch die Chance zur
Funktionsintegration (z.B. Verstärkungen
der Fügebereiche) und somit zu einer Bauteilreduktion im KFZ. Hierdurch sollen signifikante Gewichts- und Kostensenkungen
an den Strukturelementen erzielt werden.
Das Walzprofilieren bietet sich durch seine
vergleichsweise geringen Anlagenkosten
bei gleichzeitig hoher Ausbringung pro Zeit
als sehr wirtschaftliches und dennoch flexibles Massenfertigungsverfahren an.
Development of novel light
weight profiles for automotive
industries by roll forming high
strength tailor rolled blanks
Einfluss von Faserverlauf und Gefüge auf die Schwingfestigkeit
warmmassivumgeformter ausscheidungshärtender, ferritischperlitischer Stähle
ing direction) offers the possibility to design the
parts with load adapted sheet thicknesses which
in consequence seem to be appropriate to meet
the above mentioned aims. However, flexible,
cost effective, and highly efficient production
techniques to process these types of sheets are
still missing.
Objectives Within the HIPAT research project
new light weight components are to be developed
by roll forming tailor rolled blanks into beam
like structure components [Fig. 1]. Roll forming
is widely known as a very efficient production
technology since it guarantees high output quantities by relatively low investment at the same
time. Moreover, the possibility to integrate further functions (i.e. stiffer joining areas) is given.
Hereby cost reduction is possible since fewer
parts are needed.
Approach First, a Finite-Element-Analysis of different roll form tool kit concepts is accomplished
to obtain a fundamental understanding of the
forming process. Also, the necessary kinematics is
to be investigated when roll forming tailor rolled
Motivation Today, automotive companies are
blanks [Fig. 2]. Based on the most promising tool
facing the challenge to satisfy increasing dekit concept, a single numerically controlled roll
mands for safety, environment protection and
forming stand will be designed and constructed.
comfort features while the car’s weight shall
The pilot-operations will consist of roll forming
be decreased at the same time. Therefore, diftailor rolled blanks step by step into hat profiles
ferent lightweight construction concepts have
and closed sections. Further work packages conbeen searched for and applied by the automotive
tain the investigation of residual stresses, true
and transportation industries lately. The focus
strain values, tolerances and weldability. Also the
was hereby mainly set on the body in white deprocess limits will be determined.
sign. The development of tailor rolled blanks (i.e.
sheets with variable thickness distribution in rollLokales Überbiegen der Profilschenkel in
Abhängigkeit der Blechdicke
Overbending of flanges dependent on sheet
thickness
+
TRB
+
TRB
Oberrollen
Upper forming rolls
Problemstellung Für kostengünstige AFPStähle, die immer weitere Verbreitung erlangen, soll die Schwingfestigkeit unter
besonderer Berücksichtigung der Umformgeschichte (Faserverlauf im Gefüge) untersucht und numerisch abgebildet werden.
Die Wettbewerbsfähigkeit für AFP-Stähle
ist durch einen zutreffenden Bemessungsprozess, der die gesamte Umformgeschichte
eines Bauteils berücksichtigt, zu steigern.
Der Einfluss von zeiligen Schwefelverbindungen und Phosphoreinschlüssen auf die
Schwingfestigkeit muss bewertet und in
die Richtlinie des Forschungskuratoriums
Maschinenbau »Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Bauteile im Maschinenbau«
aufgenommen werden.
Zielsetzung Im Rahmen dieses Projekts
soll der Faserverlauf selbst das Material
charakterisieren und nicht nur eine Hilfsgröße darstellen. Hierzu ist eine Methode
zur Vorhersage des Faserverlaufes zu erarbeiten. Mit einer quantitativen Beschreibung der zeiligen Schwefelverbindungen
und Phosphoreinschlüsse wird es möglich
sein, Gebrauchseigenschaften von Bauteilen prospektiv bewerten zu können, um so
zusätzliche Einsparpotenziale (Leichtbau)
bzw. Festigkeits- und Lebensdauererhöhungen, basierend auf lokalen Bemessungskonzepten, zu identifizieren.
to be examined and illustrated numerically with
special consideration of the forming history
(grain orientation in the structure). Their competitiveness is to be increased by an applicable
rating process, which considers the entire forming history of a construction unit. The influence
of lined sulfur compounds and phosphorus inclusions on the fatigue strength has to be evaluated
and taken up into the guideline of the research
curatorship »Rechnerischer Festigkeitsnachweis
für Bauteile im Maschinenbau«.
Objectives In the context of this project the grain
orientation characterizes the material and does
not only represent an auxiliary quantity. Therefore, a method is to be compiled for the forecast of
the grain direction. Using a quantitative description of the lined sulfur compounds and phosphorus inclusions, it should be possible to evaluate
useful properties of parts to identify additional
possible savings (lightweight construction) and/
or strength durabilities, based on local calculation concepts.
Approach By means of the finite element simulation the grain direction is to be estimated, while
[1] Faserverlauf parallel zur Längsachse, Modell
the forming history of the primary material should
(oben), Versuch (unten)
be considered. The grain structure of the semi-finished part is determined by texture analysis and [1] Grain direction parallel to the longitudinal axis, model
integrated into the simulation. Afterwards, the (top), experiment (bottom)
simulated grain structure and orientation have
to be verified with real parts and correlated with
the determined fatigue strengths. Initially, the
analyses will be conducted on an axisymmetric
rotary swaging part [Fig. 1], later investigations
will examine 3D-forging parts [Fig. 2].
Vorgehensweise Durch Finite-ElementSimulation soll der Faserverlauf berechnet
werden, wobei die Umformgeschichte des
Vormaterials berücksichtigt wird. Der reale Faserverlauf des Halbzeuges wird durch
Gefügeuntersuchungen ermittelt und in
die Simulation integriert. Der simulierte
Faserverlauf wird an Realbauteilen verifiziert und anschließend mit den ermittelten zyklischen Festigkeitswerten korreliert.
Die Untersuchungen erfolgen zunächst an
einem axialsymmetrischen Rundknetbauteil [Abb. 1], in späteren Untersuchungen
werden 3D-Schmiedebauteile betrachtet
[Abb. 2].
Unterrollen
Lower forming rolls
[1] Möglicher Blechdickenverlauf eines TRBHutprofils (FEM)
Anpassung des Walzspaltes an die Blechdicke (Steg)
Adaption of forming gap width on the web‘s sheet
thickness
Anpassung des Walzspaltes an die Blechdicke
(Profil-Schenkel)
Adaption of forming gap width on the flanges’
sheet thickness
[1] Possible sheet thickness distribution on TRB hat
[2] Benötigte Werkzeugkinematiken für das Profilieren von Tailor Rolled Blanks
profile (FEA)
[2] Necessary tool kit kinematics for roll forming of tailer rolled blanks
36
Effects of the grain concentration
and grain orientation on the dynamic strength of AFP-steel-parts
Motivation For economical AFP steels being
spread more and more, the fatigue strength is
[2] FE-Modell eines Achsschenkels
[2] FE-Model of a journal
37
Integration von Funktionsmaterialien
Problemstellung Um die Unsicherheit in
lasttragenden Systemen zu beherrschen,
wird bei der Konstruktion eine gezielte
Überdimensionierung durch einen Sicherheitsfaktor vorgenommen. Dies verursacht
zusätzlichen Energieverbrauch und steht
dem Leichtbau negativ entgegen.
Zielsetzung In diesem Forschungsprojekt,
welches ein Teilprojekt des Sonderforschungsbereiches 805 »Beherrschung von
Unsicherheit in lasttragenden Systemen
des Maschinenbaus« darstellt, werden die
Grundlagen für die Integration adaptronischer Komponenten in massive metallische
Strukturen durch inkrementelle Umformverfahren gelegt. Ergebnisse der Arbeiten
sind Technologien, mit denen eine sichere
Kopplung von Aktoren, Sensoren und Tragstrukturen gelingt, ohne dass es während
der Herstellung der Kopplung zu einer Beschädigung der Aktoren oder Sensoren
kommt. Ziel ist die Herstellung aktiver
Komponenten, die in ihrer Nutzungsphase
aktiv auf äußere Einflüsse reagieren können und somit leichter dimensioniert werden können.
Effiziente Algorithmen zur Simulation von inkrementellen
Umformverfahren
spruchungen ertragen. Hierzu sind neben
geometrischen Anforderungen auch erforderliche Kräfte, Stellwege sowie mögliche
Beanspruchungen zu berücksichtigen. Erste
Beispiele von Bauteilausführungen sind in
Abbildung [1] dargestellt. Ausgehend von
den erarbeiteten Einbauvarianten werden
mögliche Prozessführungen für die einzelnen konstruktiven Lösungen systematisch
erarbeitet. Anschließend können numerische Abbildungen der Prozesse dargestellt
werden. Nach Abschluss der Simulationen
und der Auswahl geeigneter Prozessregelalgorithmen sind experimentelle Untersuchungen zur Integration der Aktoren durchgeführt. Abbildung [2] zeigt eine mögliche
Einbaufolge der Aktoren am Beispiel des
Drückwalzprozesses.
Integration of functional materials
the actuators or sensors during the production of
the coupling. The goal is the production of active
components reacting actively to external influences during their utilization phase and which
therefore allow for a more lightly dimensioning.
Approach In the first project phase possible actuators are determined and their load characteristics as well as installation types are examined.
The actuators to be integrated must allow necessary reactions and carry working loads along the
product life circle. For this, geometrical specifications as well as necessary loads and adjustment
travels have to be considered. First examples of
part designs are represented in figure [1]. Based
on the compiled assembly types, possible processings for the individual constructional solutions are
systematically developed. Subsequently, numeric
transformations of the processes are represented.
After completion of the simulations and the selection of suitable process control algorithms,
experimental investigations are accomplished to
integrate the actuators. Figure [2] shows a possible integration sequence of the actuators using
the example of the roller spinning process.
Motivation To handle the uncertainty of loadcarrying systems, a systematic overdimensioning
is used by a safety factor during the construction
process. This causes additional energy consumption and opposes the lightweight construction.
Efficient algorithms for the simulation of incremental bulk metal
forming
Motivation Today, finite element programs are
applied in modelling incremental bulk metal
forming. In general, incremental forming processes are characterized by relatively small forming zones moving through the work piece. Therefore similar forming steps reappear during the
manufacturing. The similarity of these forming
steps could not be implemented until now in the
above mentioned programmes. Enormous computational time could be saved if the similarity of
these forming steps would be used.
Objectives The aim of this project is therefore
to develop the necessary algorithms by minimizZielsetzung Ziel dieses Forschungsprojek- ing the computational time for simulating incretes ist die Entwicklung effizienter Algorith- mental bulk metal forming processes. A simulation model for the flow forming of internal and
men zur Beschleunigung der Simulation
external gears are developed which depict the
von inkrementellen Umformverfahren. Am efficiency of the new developed algorithms. InBeispiel des Drück- und Ringwalzens von cremental forming processes distinguish itself in
Stirnradverzahnungen werden Simulati- particular by the multiple repetition of similar
onsmodelle entwickelt, die das Potenzial steps. This similarity could be used to accelerate
von neuen Lösungsalgorithmen aufzeigen the simulation.
sollen. Inkrementelle Umformverfahren
zeichnen sich insbesondere durch die vielfache Wiederholung ähnlicher Schritte aus.
Die vorhandenen Ähnlichkeiten werden
genutzt, um die Rechenzeit deutlich zu reduzieren.
Approach For the implementation of the new algorithms, the FE-Program package PEP/Larstran
can be used, which is outstanding by its modifiability. The verification of simulation results is realized with the help of the commercial software
MARC. Besides different numerical criteria, the
iterative solution process is analysed. By using
the appearing similar steps in this process, imVorgehensweise Zur Implementierung der
proved initial values can be gained for the iteraneuen Ansätze dient das FE-Programmpa- tion algorithms so that it converges faster than
ket PEP/LARSTRAN, das sich insbesondere before.
Objectives In this research project, representing
Vorgehensweise In der ersten Phase des a subproject of the CRC 805 »Control of uncerProjektes werden mögliche Aktoren ermit- tainty in load-carrying systems of the mechanitelt und deren Belastungscharakteristika cal engineering«, the bases for the integration
of adaptronic components into massive metallic
sowie Einbauvarianten untersucht. Die zu
structures by incremental forming procedures
integrierenden Aktoren müssen entlang have to be created. Work results are technolodes Produktlebenslaufs notwendige Reak- gies, allowing a safe coupling of actuators, sentionen ermöglichen und auftretende Bean- sors and carrying structures without damaging
Drückwalze
Press cylinder
Vollquerschnitte
Solid section
Dorn
(zweigeteilt)
Spike (bifid)
Drückwalze
Press cylinder
Dorn
(zweigeteilt)
Spike (bifid)
Hohlquerschnitte
Hollow section
Stufe 1
Stage 1
[1] Beispiele von Einbauvarianten der Aktoren
[2] Mögliche Einbaufolge der Aktoren
[1] Examples of integration types of the actuators
[2] Possible integration sequence of the actuators
38
Problemstellung Derzeit verfügbare FEProgrammsysteme eignen sich nur bedingt zur Modellierung inkrementeller
Umformverfahren. Auch wenn ein Prozess
numerisch abgebildet werden kann, ist die
Simulation meist derart zeitintensiv, dass
Parameterstudien zur Auslegung eines
neuartigen Prozesses für den industriellen
Einsatz zu langwierig sind. Inkrementelle
Verfahren erzeugen durch den partiellen
Eingriff der Werkzeuge eine lokale Umformung, während weite Bereiche des Werkstücks unbeeinflußt bleiben. Simulationen
inkrementeller Umformprozesse können
diese Ähnlichkeit der einzelnen Umformschritte bisher nicht nutzen.
Stufe 2
Stage 2
durch seine Modifizierbarkeit auszeichnet.
Die Verifikation der Simulationsergebnisse
erfolgt mit der kommerziellen Software
MARC. Neben verschiedenen numerischen
Kriterien wird der iterative Lösungsprozess
untersucht. Durch die Ähnlichkeit der Prozessschritte können verbesserte Startwerte
für den Algorithmus angegeben werden, so
dass dieser schneller konvergiert.
Results Computational time can be reduced by half
without changing the modular properties with the
aid of new developed algorithms. In the future, it
will enable us to simulate complex 3D incremental
processes with less computational time.
Ring
Ring
Vorform
Preform
Walze
Roll
Verzahnte Matrize
Geared mandrel
[1] Ringwalzen von Innenverzahnungen
[1] Flow forming of internal gears
Umformgrad
True strain
Anzahl der Iterationen: 100%
Number of iterations: 100%
Die standardmäßigen Lösungsalgorithmen
Standard algorithms
Umformgrad
True strain
Anzahl der Iterationen: 34%
Number of iterations: 34%
Die neuen Lösungsalgoithmen
Approximation approaches
[2] Ergebnisse einer 2D-FEM Berechnung
Ergebnisse Mit den neu implementierten Methoden kann eine Reduktion der
Berechnungsdauer auf nahezu die Hälfte
ohne Änderung der Modelleigenschaften
erreicht werden. Dies ermöglicht es, in
Zukunft auch komplexe dreidimensionale
Probleme der inkrementellen Umformtechnik zu betrachten.
[2] Results of 2D FEM simulation
39
Herstellung von UFG Werkstoffen durch Rundkneten
Problemstellung Durch große plastische
Deformationen (SPD) erzeugte ultrafeinkörnige (UFG) Werkstoffe weisen vielversprechende Eigenschaften auf, wie z.B.
eine Kombination aus hoher Festigkeit und
Duktilität, die sie für viele technische Anwendungen interessant machen. Trotz des
breiten Anwendungsspektrums ist ihre
kommerzielle Nutzung bislang sehr begrenzt. Die Ursache hierfür liegt vor allem
in dem hohen Fertigungsaufwand für UFG
Werkstoffe.
Zielsetzung Das Ziel ist die Entwicklung
und Optimierung eines neuen SPD Prozesses zur kontinuierlichen Herstellung von
UFG Werkstoffen auf Basis eines modifizierten Rundknetverfahrens [Abb. 1]. Neben der
Herstellung von UFG Werkstoffen werden
als grundlegende Optimierungsansätze die
Verbesserung der resultierenden Werkstoffeigenschaften und die Steigerung der Effizienz des Verfahrens verfolgt.
Vorgehensweise Es werden zunächst geeigneten Werkzeuge für das SPD Verfahren
entwickelt. Nach einer konservativen Auslegung eines ersten Werkzeugsatzes werden
im Laufe des Projektes gewonnene Erkennt-
nisse in eine optimierte zweite Werkzeuggeometrie einfließen, mit welcher Materialstrukturen erstellt und das Potenzial des
Verfahrens besser genutzt werden sollen.
Während der Entwicklung der Werkzeugsätze und der Optimierung des Prozesses
werden FE-Simulationen eingesetzt [Abb. 2].
Sie ermöglichen die Analyse des Werkstoffflusses im Werkstück und die Erforschung
unterschiedlicher Werkzeugkonzepte.
Erweiterung der Verfahrensgrenzen beim Spaltprofilieren
Modellaufbau PYTHON
Model setup PYTHON
Kinematikdefinition
FORTRAN
Kinematic definition
FORTRAN
Input File .py
Input file .f
Postprocessing Marc/
MENTAT
Production of UFG materials by
rotary swaging
Motivation Materials with ultra-fine size grains
produced by severe plastic deformation (SPD)
have promising properties, such as a combination of high strength and ductility, which makes
them interesting for many technical applications.
Despite the broad spectrum of potential applications, the commercial use of such materials was
very limited so far, due to primarily high production costs of the UFG (ultra-fine grain) materials.
Objectives The aim of the project is the development and optimization of a new SPD method
based on a modified rotary swaging process for
continuous production of UFG materials [Fig. 1].
Beside the production of UFG materials, the optimization of the resulting material properties
and increasing the process’ efficiency are the two
main objectives.
Input file .mud
Simulation Marc-Implizit
Output file .t16
Postprocessing Marc/
MENTAT
Approach First of all, an appropriate tool system
will be developed for the SPD process. Following
the conservative design of the first tool system, a
second optimised tool system will be developed [2] Ablaufdiagramm der Finite-Elemente-Simulation
with the knowledge collected in the course of the eines Rundknetprozesses
project. As a result, the potential of the process [2] Flow-diagram of the Finite-Element-Analysis of rotary
shall be better exploited. By the development of swaging process
the tool systems and optimisation of the SPD process, FEA will be used [Fig. 2]. With the aid of the
FE-simulations, the deformation of the workpiece
will be analysed and the effects of the different
tool concepts on the deformation characteristics
will be investigated.
Problemstellung Verzweigungen können
die Instabilitätsgrenze von Leichtbaustrukturen durch eine signifikante Verbesserung
des Beulverhaltens hin zu höheren Lasten
verschieben. Doch stellt bereits der Wunsch
nach einem einfachen T-Profil aus dünnem
Blech in integraler Bauweise ohne Materialdopplung die heutige industrielle Produktionstechnik vor Schwierigkeiten.
lytische Arbeitsschwerpunkte mit Fokus auf
den Prozessmechanismen und -kräften zur
Prozess- und Werkzeugauslegung. Die Realisierung eines Versuchswerkzeuges ermöglicht hierauf aufbauend die experimentelle
Verfahrensumsetzung im Reversierbetrieb.
Ermittelte Verfahrensgrenzen werden mit
Hilfe numerischer Sensitivitätsanalysen ergänzt. Hierdurch gelingt es, Prozesswissen
über die Verfahrensmodifikation zu erhalZielsetzung Das Massivumformverfahren ten sowie Kenntnisse über ProzessparameSpaltprofilieren [Abb. 1] ermöglicht das Fer- ter und -verhalten zu erlangen [Abb. 3].
tigen verzweigter Profile in integraler Bauweise. Bisherige Ziele lagen auf dem prozesssicheren Erreichen großer Spalttiefen in
Expanding boundaries of linear
einer kontinuierlichen Fertigungslinie sowie
flow-splitting
process
der Analyse und Optimierung der walzprofiliertechnischen Weiterverarbeitung von Motivation The limits of instability of lightSpaltprofilen [Abb. 2]. Zukünftig steht dar- weight-structures can be expanded to higher
auf aufbauend die Ausweitung des Spaltpro- loads by bifurcations. In these cases an improvement of deformation characteristics is significant.
filierens auf Blechquerschnitte mit flexiblem
However the production of simple t-profiles made
Bandkantenverlauf im Fokus. Dies birgt hin- out of sheet metal in an integral construction in
sichtlich der Realisierung flexibler, belas- order to avoid material lamination proves very
tungsangepasster Querschnittsverläufe von sophisticated.
integral verzweigten Strukturen neues InnoObjectives Linear flow-splitting is a technology
vationspotential für effizienten Leichtbau.
of bulk metal forming. With this process branched
structures can be formed. Previous project-targets
Vorgehensweise Die Phänomene des Spaltapplied the implementation of the continuous linprofilierens von Blechen konstanter Breite ear flow-splitting in order to increase the splitting
werden auch in dem neuen flexiblen Pro- depth within a reliable process. Furthermore the
zess untersucht. Die Grundlagen bilden ana- research activities focussed on the analysis and
optimization of a subsequent roll-forming-process.
Future contents of the project will concentrate
on the realization of the flexible flow-splitting
of sheet metal with flexible cross sections. This
process holds new potential of innovation concerning the production of flexible and bifurcated
structures because of the realization of varying
cross-sections aligned to specific loads.
Approach The process of flexible flow-splitting
is studied according to the characteristics and
phenomena of the linear flow-splitting. The dimensioning of the process and the tool system
is based on precedent analytical and numerical
studies. After the realization of the flexible flowsplitting stand the process can be implemented.
Experimental studies of the possibilities and
boundaries of flexible flow-splitting are complemented by numerical sensitivity analyses. This
investigation allows getting process-knowledge
of flexible flow-splitting especially concerning
parameters and basic mechanisms of this new
forming process.
Hilfswalze
Supporting roll
V
Spaltwalze
Splitting roll
Hilfswalze
Supporting roll
Spaltwalze
Splitting roll
Prozessführung bei Raumtemperatur
Process at room temperature
Kontinuierliches Spaltprofilieren
Continous linear flow-splitting
[1] Verfahrensprinzip beim Spaltprofilieren
[1] Principle of linear flow-splitting
Weiterverarbeitung von Spaltprofilen
Optimization of subsequent processes
Hilfswalze
Supporting roll
Spaltprofilieren flexibler Querschnitte
Flexible flow-splitting
» Wirkmechanismen
Basic mechanisms
Spaltwalze
Splitting roll
» Werkzeugsystem
Tool system
» Prozessparameter
Process parameters
[1] Rundknetanlage am Institut für Produktionstech-
» Verfahrensgrenzen
Boundaries of process
Gleitplatten mit
Seitenführungsrollen
Sliding plate with
lateral support rolls
nik und Umformmaschinen
[1] Rotary swaging machine at the Institute of Production
[3] Bisherige und zukünftige Projektschwerpunkte
[2] Gerüste zum kontinuierlichen Spaltprofilieren
Engineering and Forming Machines
[3] Previous and prospective contents of the project
[2] Linear flow-splitting stand
40
41
Erweiterung der Verfahrensgrenzen beim Spaltbiegen
Halbzeug
Semi-finished part
Objectives Some of the above described restrictions can be avoided by the linear bend splitting
process. Linear bend splitting enables the possibility to form bracing rips out of the sheet metal
at ambient temperature. Therefore a bended
sheet metal as a semi finished part is used. It is
driven through a tooling system, consisting of
splitting and supporting rolls [Fig. 1], which form
the part into the desired geometry in incremental
stages. In previous research work the one sided
Spaltgebogenes Bauteil
linear bend splitting in a single stand could be acBend-splitted part
complished successfully [Fig. 2]. The aim of actual research is to transfer the linear bend splitting
process into a continuous production. Increasing
[2] Prototyp eines spaltgebogenen Bauteils
the number of branch points shall furthermore
establish new design concepts for profile shapes. [2] Prototyp of a bend-splitted part
Bauteile durchgeführt. Die Analyse der notwendigen Einzelprozesse Spalt- und Walzprofilieren und deren Wechselwirkung in
einer Prozesskette erfolgt dabei sowohl mit
experimentellen als auch mit analytischen
Methoden. Das Idealisieren von geeigneten Prozessparametern und Werkzeugen
erleichtert dabei eine numerische Sensitivitätsanalyse. Durch gezielte Eingabe von
Störgrößen in einen Prozessschritt, wie z.B.
die Fehljustage eines Rollenwerkzeuges,
wird deren Einfluss auf die Prozesskette
und die Bauteilqualität bestimmt [Abb. 1].
Die Validierung von Aussagen über erreichbare Toleranzfelder bei der kontinuierlichen
Zielsetzung Ziele sind daher die Analyse Fertigung erfolgt durch Parameterstudien
der erforderlichen Genauigkeiten in ausge- und anhand gefertigter Bauteile.
wählten Anwendungen und die Ableitung
von Maßnahmen für das Erreichen dieser
Toleranzfelder in kontinuierlichen Spaltund Walzprofilierprozessen. Die Ursachen
Controlling tolerances in linear
für während des Prozesses auftretende
flow-splitting
and roll forming
Schwankungen sowie die erforderlichen
Maßnahmen für das Erreichen industriell processes
relevanter Toleranzbereiche sind bislang
noch weitgehend unbekannt. Diese werden Motivation Within previous research activities of
im Rahmen eines Transferprojektes unter- the collaborative research center 666 the feasibility of continuous linear flow-splitting combined
sucht.
Y
Hilfswalze
Supporting-Roll
Spaltwalze
Splitting-Roll
Linke Spaltwalze
Left splitting roll
Z
Y
Vorgebogenes
Blech
Bended sheet
metal
of the linear-flow-splitting-technology requires
further knowledge about the reproducibility of
measures and tolerances. Previous tests showed
fluctuations of geometric properties along the
profile.
Objectives The sub-project T1 focuses on the
analysis of the required accuracy of selected applications and on the deduction of measures to
reach tolerances of industrial standards by the
continuous linear flow-splitting and roll forming technology. The causes for the fluctuations
of geometric parameters observed have not been
identified yet, as well as potential measures to
reach industrial zones of accuracy. This range of
varying geometric properties will be identified
and compensated within this project.
Approach The assessment of measures reducing
the tolerances is accomplished on the basis of selected components. The analysis of the separate
processes of linear flow-splitting and roll forming
on one hand and the research of the interaction
inside the whole process chain on the other hand
will be conducted by experimental and analytical methods. Idealized and adapted process parameters and tools help to accomplish numerical
sensitivity analysis. By systematically feeding
disturbance into a process, e.g. a deficient adjustment of forming rolls, its influence on the accuracy of the workpiece may be studied [Fig. 1].
The validation of predication of tolerances that
with a roll forming process has been verified. can be reached by a continuous process chain is
These studies have been focussed on the moni- achieved by a study of various parameters and
Vorgehensweise Die Beurteilung der Maßtoring, prognosis and utilization of appearing via finished, bifurcated profiles.
nahmen wird am Beispiel ausgewählter phenomena. However, the industrial application
Z
Vorgehensweise Die technische Umsetzung des Verfahrens in der Serienproduktion kann auf Walzprofilieranlagen durchgeführt werden. Durch die sequentielle
Anordnung mehrerer Werkzeugsysteme
können im kontinuierlichen Betrieb Profile mit Verzweigungen hergestellt werden.
Durch geeignete Verfahrens- und Werkzeugmodifikation soll das prozesssichere
Erreichen großer Spalttiefen und definierter Bauteileigenschaften im kontinuierlichen Betrieb realisiert werden.
42
Problemstellung In bisherigen am PtU bearbeiteten Projekten innerhalb des Sonderforschungsbereichs 666 konnte die grundsätzliche Machbarkeit des kontinuierlichen
Spalt- und Walzprofilierens gezeigt werden.
Diese Untersuchungen hatten die Beobachtung, Vorhersage und gezielte Nutzung der
auftretenden Phänomene im Fokus. Für
eine industrielle Umsetzung ist darüber hinaus zu klären, inwieweit sich die erforderlichen Reproduzierbarkeiten erzielen lassen.
Hier zeigen bisher durchgeführte Versuche
Schwankungen der geometrischen Eigenschaften über der Profillänge.
Direkte Einstellparameter
Direct setting parameters
Zielsetzung Einige der oben beschriebenen
Einschränkungen können durch den Einsatz
des Spaltbiegens umgangen werden. Durch
das Spaltbiegeverfahren können Verrippungen bei Raumtemperatur aus dem Blech geformt werden. Dafür wird als Werkstück ein
vorgebogenes Blech verwendet. Dieses wird
durch eine Werkzeugkonfiguration, bestehend aus Spalt- und Hilfswalzen [Abb. 1],
in inkrementellen Stufen zu einem Halbzeug oder Bauteil der gewünschten Endgeometrie umgeformt. In vorherigen Forschungstätigkeiten konnte das Verfahren
des einseitigen Spaltbiegens im Reversierbetrieb erfolgreich durchgeführt werden
[Abb. 2]. Ziel aktueller Entwicklungen ist
es das Spaltbiegen in eine kontinuierliche
Fertigung zu überführen. Das Erhöhen der
Anzahl an Verzweigungsstellen soll darüber hinaus neue Konstruktionskonzepte für
Profile ermöglichen.
Approach The technical conversion of the process
into a serial production can be performed in roll
forming lines. By consecutively arranged tooling
systems, branched profiles can be produced in a
Motivation Surface structures, which can be continuous production. By appropriate process
found e.g. in ship- or aircraft constructions, are and tooling modifications high splitting depths
optimized to offer the highest moment of iner- and defined component properties in a continutia possible. This can be achieved by strengthen- ous production shall be realized.
ing the structure with bracing ribs. In the field
of sheet metal forming these so called stringer
are mainly manufactured by joining operations
or roll forming. The manufacturing of branched
profiles by roll forming is often not possible without a weight increasing lamination of sheet metal.
By thermal joining processes problems with the
change of stiffness, residual stresses and micro
structural changes in the overall structure occur.
Expanding boundaries of linear
bend-splitting process
Indirekte Einstellparameter
Indirect setting parameters
Problemstellung Flächentragwerke, die
beispielsweise im Flugzeug- und Schiffsbau
Verwendung finden, werden auf die Realisierung eines möglichst großen Flächenträgheitsmomentes hin optimiert. Erreicht wird
dies durch eine Verrippung der Strukturen.
Im Bereich der Blechbauweisen werden die
so genannten Stringer hauptsächlich durch
zusätzliche Fügeoperationen oder durch
Walzprofilieren hergestellt. Bei der Herstellung von verzweigten Kaltprofilen aus
Stahlwerkstoffen durch Walzprofilieren
sind oftmals gewichtserhöhende Materialdopplungen notwendig. Durch thermisches
Fügen entstehen Problemfelder wie Steifigkeitssprünge, Eigenspannungen und Gefügeveränderungen in der Gesamtstruktur.
Beherrschen von Toleranzfeldern beim Spalt- und Walzprofilieren
Linke Spaltwalze
Left splitting roll
Rechte Spaltwalze
Right splitting roll
Z
Y
Spaltwalze mit Walzenversatzt
Splitting roll
Hilfswalze
Supporting roll
Hilfswalze
Supporting roll
Rechte Spaltwalze
Right splitting roll
Hilfswalze
Supporting roll
[1] Spaltbiegegerüst
[1] Einstellparameter an Spalt- und Walzprofiliergerüsten
[1] Linear bend splitting stand
[1] Setting parameters on linear flow-splitting and roll forming stands
Z
Ständer kippt
Support tilts
Y
Ständer
»fest«
Stand
»fixed«
Ständer
»lose«
Stand
»loose«
Veränderte Höhe der
Spaltwalze beeinflusst
die Geometrie des
Bauteils
Varied height of the
splitting roll influence
the geometrie of the
component
43
Tribologie und Oberflächentechnik
Tribology and surface technology
Tribological mechanisms, process
optimization and surface design
Surfaces
Workpiece surfaces are gaining increasing importance. On one hand they give a functional
property to the produced workpiece; on the other
Importance of tribology
Tribology with its subsections friction, lubrica- hand they influence crucially the affective friction and wear is an inherent part of research and tion mechanisms during the forming process in
development at the PtU. On one hand, compre- the forming zone. For the creation of convenient
hension of this fundamental area is an important surfaces on semi finished parts, the mechanisms,
subject. On the other hand, valuable results for leading to surface changes during forming proindustrial applications are obtained by working cesses, must be known. Furthermore, the transfer
on application-oriented researches. The main of gained knowledge on forming processes with
focus of activities at the department of tribology different load profiles is of interest.
and surface technology is set on investigations
of different forming processes like stretch- and Research methods
deep drawing, cutting, hydroforming as well as The fundamental experimental investigation of
tribological circumstances about specific formcold forging.
ing processes requires mapping of occurring
tribological load profiles in model experiments.
Friction and wear
Working on tribological process optimization, Under laboratory conditions, test stands offer on
it is important to realize friction conditions be- one hand the accessibility for measurement systween tool and workpiece. It is crucial to have tems, on the other hand the defined and selective
them as homogeneous, constant and well-defined adjustment of tribological loads. Besides experias possible. Furthermore, it is necessary to mini- mental researches finite element method (FEM)
mize the tool wear. A major precondition is the is used, which allows the analysis of the tribologibasic comprehension of appearing friction and cal loads in the forming zone.
wear mechanisms. Based on this, optimization
methods can be derived, taking in consideration
the whole tribological system, ranging from the
semi finished part over the lubricant to the tool.
In addition, active and local modifications of the
contact zone are important parts, too. Finally, detected dependencies can be described in friction
and wear models, providing a valuable input for
more precise numerical simulations.
44
Tribologische Wirkmechanismen,
Oberflächen
Prozessoptimierung und Oberflächen- Den Werkstückoberflächen kommt eine imgestaltung
mer größere Bedeutung zu. Zum einen geBedeutung der Tribologie
ben sie dem hergestellten Bauteil eine funktionale Eigenschaft, zum anderen nehmen
sie Einfluss auf die wirkenden Reibungsmechanismen in der Umformzone. Zum Einstellen geeigneter Halbzeugoberflächen müssen wiederum die Mechanismen bekannt
sein, die zu einer Oberflächenveränderung
während der Umformung führen. Auch die
Übertragung gewonnener Erkenntnisse auf
Umformprozesse mit anderem Beanspruchungsprofil ist von Interesse.
Die Tribologie mit den Teilgebieten Reibung,
Schmierung und Verschleiß ist ein fester Bestandteil der Forschung und Entwicklung am
PtU. Dabei steht zum einen das Verständnis
dieses Grundlagengebietes im Vordergrund.
Zum anderen können durch die Bearbeitung
von anwendungsbezogenen Fragestellungen
wertvolle Erkenntnisse für die industrielle
Praxis gewonnen werden. Zu den betrachteten Umformverfahren gehören u. a. das
Tief- und Streckziehen, das Scherschneiden, Untersuchungsmethoden
das Innenhochdruck-Umformen sowie die Die grundlegende, experimentelle Untersuchung tribologischer Gegebenheiten bei
Kaltmassivumformung.
einzelnen Umformprozessen erfordert die
Reibung und Verschleiß
Abbildung der jeweiligen tribologischen BeFür eine tribologische Prozessoptimierung ist anspruchungsprofile in Modellversuchen.
es wesentlich, möglichst konstante und defi- Unter Laborbedingungen bieten die Versuchsnierte Reibverhältnisse in der Kontaktzone anordnungen zum einen messtechnische Zuzwischen Werkstück und Werkzeug einzu- gänglichkeit und zum anderen das definierte
stellen sowie den resultierenden Werkzeug- Einstellen einzelner tribologischer Größen.
verschleiß zu minimieren. Voraussetzung Neben den experimentellen Untersuchungen
hierfür ist das grundlegende Verständnis der kommt die Finite-Elemente-Methode (FEM)
wirkenden Reib- und Verschleißmechanis- zur Anwendung, die eine Analyse der in der
men. Aus diesem Verständnis heraus lassen Umformzone vorliegenden Beanspruchungssich Maßnahmen zur Optimierung ableiten, zustände erlaubt.
wobei das gesamte tribologische System vom
Halbzeug über den Schmierstoff bis hin zum
Werkzeug betrachtet werden muss. Auch die
aktive, lokale Beeinflussung der Kontaktzone während der Umformung kann hier eine
Rolle spielen. Hergestellte Wirkzusammenhänge lassen sich in Reib- und Verschleißmodellen beschreiben, die auch einen wertvollen Beitrag zur exakteren numerischen
Simulation liefern.
45
Mikromechanische Simulation von Grenz- und Mischreibungsphänomenen in der Blechumformung
Entwicklung eines Reibmodells zur Beschreibung der
tribologischen Verhältnisse in der Kaltmassivumformung
bei strukturierten Halbzeugoberflächen
Problemstellung In der Blechumformung
treten große Flächen von Werkzeug und
Werkstück miteinander in Kontakt, die sich
während des Umformvorgangs relativ zueinander bewegen. Für die Prozessauslegung
ist daher die Kenntnis der tribologischen
Verhältnisse unerlässlich. Hydrostatisch
und hydrodynamisch wirkende Schmierstofftaschen bilden sich im Laufe der Umformung auf der Oberfläche aus und beeinflussen so die tribologischen Verhältnisse. Die
Abbildung makroskopischer Reibvorgänge
in FEM-Modellen ist in guter Näherung mit
empirischen Modellen bereits gelungen. Die
Berechnung lokaler Reibschubspannungen
mit Hilfe dieser Gesetze ist dagegen bislang
nicht möglich. Zur mathematischen Formulierung der in der Wirkfuge stattfindenden
mikroskopischen Vorgänge mangelt es bislang noch am physikalischen Verständnis.
Die Beschreibung der Wechselwirkung zwischen unterschiedlichen Oberflächenstrukturen und Schmierstoffen ist daher nur unzureichend möglich.
Problemstellung Umfangreiche Prozesssimulationen in der Umformtechnik sind
Reduzierung der Reibung
ein Faktor für erfolgreiche Werkzeug- und
Friction reduction
Prozessplanung. Der steigende Kostendruck verlangt nach schnellen, aussagekräftigen Simulationen, die die Anzahl an
Modellbildung
Realversuchen minimieren und somit ProFriction modelling
zessauslegungen an kritischen Stellen im
Produktionsprozess vereinfachen. Zudem
besteht Bedarf an alternativen Schmier[1] Reibmodelle
stoffsystemen, die es in Zukunft ermögli[1] Friction models
chen sollen, gebräuchliche Tribosysteme
zu ergänzen. Moderne FE-Systeme bieten
weit entwickelte Modellierungs- und Be- Design of a friction model for
rechnungsalgorithmen. Den komplexen the description of tribological
Vorgängen im Tribosystem wird durch die conditions in cold forging of semiin Abbildung [1] dargestellten Reibmodelle
finished products with structured
nach Coulomb sowie das Reibfaktorgesetz
surfaces
nicht Rechnung getragen.
Zielsetzung Das Forschungsvorhaben zielt
auf die Analyse und Modellierung der zwischen Werkzeug und Werkstück auftretenden Grenz- und Mischreibungsphänomene
in der nicht durch Erwärmung unterstützten Blechumformung ab.
Vorgehensweise Zur Gewinnung detaillierter Kenntnisse bezüglich der Beeinflussung
der Spannungszustände im Werkstück durch
Schmierstoffdrücke erfolgen eine Modellierung der Vorgänge mit Hilfe numerischer
Methoden sowie experimentelle Untersuchungen mittels Innenhochdruckumformen (IHU). Die numerische Modellierung
soll Aufschluss darüber geben, in wie weit
Spannungen und Dehnungen im Material
entstehen, die die Umformung in entscheidendem Maße beeinflussen. Während der
IHU-Experimente bietet ein speziell konstruiertes Werkzeug die Möglichkeit der
mikroskopischen in situ Beobachtung der
lokalen Schmierstofffilmdicken und –drücke sowie der Oberflächenwandlung während des Umformprozesses. Durch einen
Abgleich der numerischen und experimentellen Ergebnisse wird das physikalische
Verständnis der mikroskopischen Vorgänge
vertieft.
46
Micro-mechanical simulation of
boundary and mixed friction phenomena in sheet metal forming
Motivation During sheet metal forming processes large-area contact and relative movement
between workpiece and tool have an influence on
the manufacturing process. Hydrostatic und hydrodynamic effects arise in the interface between
workpiece and tool because of roughening and
flattening the surface area [Fig. 1]. Therefore the
knowledge of tribological parameters is necessary
for a accurate process design. The simulation of
macroscopic friction using coulomb law with the
Finite-Element-Method is already possible. The
calculation of local shear stresses in sheet metal
remains elusive, especially the stresses generated
in the lubricant.
Objectives The tribological behaviour of workpiece and tool in boundary and mixed friction
with respect to lubricant behaviour are objective
of this project. Experiments and Finite-ElementAnalysis are herefore to be accomplished. The
study disregards effects resulting from changing
temperature.
Approach The generation of lubricant pockets in
sheet surfaces during forming processes will be
described by numerical simulations and analyzed
by experimental investigations. A special test rig
for in situ observation of the changes of tribologic
conditions, such as the lubricant’s thickness and
pressure and the surface topography during the
process has been developed [Fig. 2]. Especially
the variation of stress distribution concerning
plastic deformation in the sheet metal caused by
lubricants will be investigated. The influence of
pressure generated in hydrostatic and hydrodynamic lubricant pockets with respect to surface
evolution during processes will be analyzed and
discussed.
hydrostatisch wirkende
Schmierstofftasche
hydrostatic lubricant pocket
hydrodynamisch wirkende
Stufe
hydrodynamic lubricant step
hydrostatisch wirkende
Flanke
hydrostatic lubricant edge
V tool
V tool
Schmierstoff
lubricant
Oberflächenstruktur
surface Topography
[1] Vereinfachte Oberflächenstruktur mit hydrostatisch und hydrodynamisch wirkenden Schmierspalten
[2] Simplified surface topography with hydrostatic and
hydrodynamic lubricant pockets
Mikroskop
Microscope
Schmierstoff
Lubricant
Werkzeug
Die
Rohroberfläche
Tube surface
Rohr
Tube
Schauglas
Gauge glass
pi
pi
Dichtstempel
Plunger
Wirkmedium
Pressure medium
Schematischer Aufbau des Prüfstandes zur in-situ
Beobachtung beim Innenhochdruckaufweiten von
Rohren (oben: vor dem Umformen, unten: nach dem
Umformen)
Schematic representation of the test bench for the in-situ
Zielsetzung Es wird ein halbempirisches
Reibmodell entwickelt, das den aktuellen
Anforderungen aus der Kaltmassivumformung gerecht werden soll. Neue Ansätze, wie die Reduktion von Prozesskräften
durch gezielte Oberflächenstrukturierung
zur Ausbildung von hydrostatischen und
dynamischen Schmierstofftaschen werden
integriert. Dieses Reibmodell kann in FEEntwicklungsumgebungen implementiert
werden. Das zu entwickelnde Reibmodell
basiert auf physikalischen Grundlagen, erfasst die wesentlichen Einflussparameter
und soll ohne Ermittlung spezieller Kenngrößen auf andere tribologische Systeme
übertragbar sein.
Vorgehensweise Basierend auf der Entwicklung von Reibmodellen für unstrukturierte Probenflächen wird ein Modell
für strukturierte Probenoberflächen entwickelt. Für die Ermittlung der Reibwerte unter verschiedenen Prozesszuständen wird
die institutseigene Gleitstauchanlage angepasst und erweitert. Hierfür wird die Probe
auf der Mantelfläche liegend gestaucht und
unter Aufrecherhaltung der Stauchkraft
über die Reibplatte gezogen [Abb. 2]. Die
gezielte Einstellbarkeit von Parametern gewährleistet die Modellierung industrieller
Umformprozesse in dem hier angewandten
Laborversuch. Die Verifikation der Ergebnisse erfolgt am Beispiel eines dreistufigen
Vollvorwärtsfließpressprozesses.
Motivation In the cold forging industry, large
process simulations of forming operations are
gaining significance in the development of efficient tools and processes. The increasing pressure to reduce costs requires fast and meaningful
process simulations. These simulations aspire to
minimize the number of experiments and simplify the procedures of critical moments in production processes. Modern FE-systems provide
sophisticated modeling- and calculating algorithms. However, complex tribological systems
can only be accommodated by simple friction
models at the interface between work piece and
tool system. Figure [1] shows the friction models
mainly implemented. The effect of strong surface
modifications locally occurring cannot be illustrated with these models.
Objectives In line with a DFG-Project, a semiempirical friction model is set up, which satisfies
current requirements of the cold forging industry. New approaches for the reduction of process
forces and wear will be integrated [Fig. 1]. This
friction model may be implemented in FE-development-environments. During the development,
the friction model will be tested in commercially
available FE-programs. The new friction model is
based on physical laws and includes all relevant
parameters that influence the tribological system.
Approach Based on the design of friction models
for unstructured work pieces, surfaces for structured work piece surfaces will be developed. In
order to identify the friction coefficients of different process states, the slide-bulge-machine of
the PtU will be modified and enhanced. In the
new process, the radially symmetric sample will
be placed on the shell, bulged by an optimized
tool, and drawn over the sliding plate [Fig.2].
The adjustability of some parameters guarantees
a certain reproducibility in industrial processes.
Such parameters include: surface enlargement,
contact stress, pressing-velocity, sliding distance,
relative velocity and temperature. The verification of the new model is tested in a three-step
forward extrusion process.
Stempel
Punch
Positionierung Positioning
FN
∆A
T
Vrel Nrel
Kompression Compression
Werkstück
Workpiece
Thermisches Element
Thermal element
Gleitplatte
Sliding plate
observation during expanding of tubes (top: before form-
[2] Gleitstauchversuch mit plastifizierter, liegender Probe
ing; bottom: after forming)
[2] Slide compression test with plastified, liing testpiece
Verschiebung Sliding
47
Sensorgestützte Werkstoffauslegung und Schichtentwicklung für
die Umformtechnik
Einfluss einer Kühlung auf die tribologischen Verhältnisse beim
Umformen von Aluminiumblechen
Problemstellung Eine beanspruchungsgerechte Auslegung von Werkzeugwerkstoffen
und Werkzeugbeschichtungen gewährleistet
eine Verschleißminimierung, wodurch sich
die Lebensdauer der Werkzeuge und damit
die Wirtschaftlichkeit der Umformprozesse
deutlich verbessern lassen. Allerdings sind
die heute verwendeten Werkstoffe und Beschichtungen den auftretenden Belastungen
nicht gewachsen. Dies ist auf den Trend zur
Verarbeitung hoch- und höchstfester Stähle, die zunehmende Bauteilkomplexität,
die verstärkte Bedeutung stark adhäsiver
Werkstoffe sowie erhöhte Anforderungen
an Maßgenauigkeit und Oberflächengüte
zurückzuführen. Weiterhin fehlen genaue
Kenntnisse über die in der Umformzone
vorliegenden mechanischen und thermischen Beanspruchungen.
Problemstellung Die Adhäsionsneigung
von Aluminiumblechen gegenüber den gängigen Werkzeugwerkstoffen führt in der
Blechumformung zu Werkzeugverschleiß
in Form von Aufschweißungen, wodurch
die Prozessstabilität sowie die resultierende Bauteilgüte beeinträchtigt werden. Die
Orte der Verschleißinitiierung entsprechen
dabei den Orten größter mechanischer und
thermischer Beanspruchung. Um wirksame
Strategien zur Reduzierung des Adhäsionsverschleißes entwickeln zu können, müssen
die wirkenden Mechanismen und Einflussgrößen bekannt sein.
Vorgehensweise In Kooperation mit Anwendern und Werkzeugbeschichtern erfolgen die Entwicklung und Optimierung
geeigneter Werkzeugwerkstoff- und Werkzeugbeschichtungskombinationen. Hierzu
werden Verschleißuntersuchungen an tribologischen Modellprüfständen durchgeführt.
Begleitet werden die Experimente durch numerische Beanspruchungsanalysen, die mit
Hilfe von Dünnschichtsensoren verifiziert
werden [Abb. 1].
Sensor protected material design
and coating development for the
forming technology
Motivation An appropriate to the type of duty
design of tool materials and tool coatings guarantee a wear minimization, whereby the life time of
tools and with it the economic efficiency of forming processes can be clearly improved. Indeed the
materials and coatings used today have not been
improved with appearing loads. This is to be led
back on the trend towards the manufacturing of
high strength steels, the increasing component
complexity, the important meaning of strongly
adhesive materials as well as raised demands on
dimensional accuracy and surface quality. Furthermore a lack of accurate knowledge about the
mechanical and thermal stresses in forming area
is detectable.
Objectives This project plan pursues the aim to
develop a new coating system with integrated
thin sensor for forming tools, which enables the
appearing stresses like temperature, compressive- and shear stresses during the forming process between workpiece and forming tool with
sufficient accuracy. The following partial aims
which should lead to an optimized interpretation
of tribological demands for tools used in sheet
metal, warm- and hot bulk metal forming operations arise from the shown problem formulation:
»» Identification of suitable material-coating-combination in relation to the tribological demands
for tools used in sheet- and bulk metal forming
»» Experimental inquiry of the load limits of thin
coating sensor concerning the mechanical and
thermal stresses in real processes
»» Experimental analysis of contact normal stress
and temperature distribution in practically oriented model experiments with thin coat sensor
»» Verified finite element models to the inquiry of
the local tool stresses and verification of measurement results with thin coating sensors
»» Knowledge of the relation between the regional and temporally appearing temperatures in
the contact area and resulting tool wear
Approach In cooperation with users and coat
developers occurs the development and optimization of suitable tool material and tool coat
combination. Moreover wearing investigations
are carried out in tribological model test stands.
The experiments are accompanied by numerical
analysis which are verified by the help of thin
coat sensors [Fig. 1].
Stauchvorgang
Upsetting process
Stempel
Plunger
Werkstück
Workpiece
Reibeplatte
Rub plate
[1] Numerische Analyse des tribologischen Modelltests für die Massivumformung
[1] Numerical analysis of tribological model test for the bulk
metal forming
48
Zielsetzung Ziel des Forschungsvorhabens
ist es, das Verständnis der Verschleißmechanismen in der Aluminiumumformung
zu erweitern. Dabei stellt der Einfluss örtlich hoher Umformtemperaturen auf den
Adhäsionsverschleiß einen Untersuchungsschwerpunkt dar. Hierzu soll das Potenzial
sowohl einer lokalen als auch einer globalen Temperaturabsenkung in der Kontaktzone bei Tiefziehoperationen ermittelt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse über die
wirkenden metallkundlichen und tribologischen Mechanismen sollen zur Entwicklung einer Methode beitragen, mit der die
Entstehung von Adhäsionsverschleiß durch
gezielte, lokale Herabsetzung der Temperaturen an verschleißkritischen Stellen verhindert werden kann.
Vorgehensweise Der Streifenziehversuch
mit Umlenkung dient als Modellversuch zur
Identifikation wesentlicher Einflussgrößen
auf den Adhäsionsverschleiß, wobei einzelne Systemparameter (Blechwerkstoff,
Werkzeugwerkstoff, -rauheit, -beschichtung
und Schmierstoff) sowie technologische
Parameter (Geometrie, mechanische Beanspruchung, Temperatur) voneinander unabhängig variiert werden können. Erweitert
wird das Verständnis der vorherrschenden
Belastungen durch thermomechanisch gekoppelte Finite-Elemente-Simulationen, die
eine quantitative Analyse der sowohl durch
Reibung der Kontaktkörper als auch durch
Umformungenergie dissipierten Wärmeenergie, sowie der Spannungsverteilung an
exponierten Stellen des umformtechnischen
Tribosystems erlauben.
Influence of temperature on the
tribological conditions in sheet
metal forming of aluminum
Motivation The tendency towards adhesion
of aluminum sheets on common tool materials
causes severe galling, which leads to adverse
effects on process stability and resulting component quality. The locations of wear initiation
correspond to the locations of highest mechanical
and thermal loads. For the development of effective strategies on reduction of adhesive wear, the
active mechanisms and influencing parameters
ought to be known.
Objectives The objective of this research project is the comprehension of wear mechanisms in
forming of aluminum. Thereby the influence of
locally increased forming temperatures on adhesive wear represents a main area of research.
Therefore the potential of both a local as well as
a global lowering of temperature in the contact
zone in deep drawing operations is supposed to
be identified. The obtained insights on the acting
metallographical and tribological mechanisms
contribute to the development of an approach
towards inhibition of adhesive wear by purposefully reducing local temperatures on wear critical
locations.
Wärmeflussdichte [kW/m2] Heat flux density [kW/m2]
Zielsetzung Dieses am Fraunhofer-Institut
für Schicht- und Oberflächentechnik entwickelte Projektvorhaben verfolgt das Ziel,
ein neues Schichtsystem mit integrierten
Dünnschichtsensoren für Umformwerkzeuge zu entwickeln, das es ermöglicht die bei
der Metallumformung zwischen Werkstück
und Werkzeug auftretenden Belastungen,
wie Temperatur, Druck- und Scherspannungen mit ausreichender Genauigkeit messtechnisch zu erfassen. Aus der dargestellten Problemstellung ergeben sich folgende
Teilziele, die zu einer optimierten Auslegung der tribologischen Beanspruchungen
für Werkzeuge der Blech-, Halbwarm- und
Warmmassivumformung führen sollen:
»» Identifizierung geeigneter WerkstoffBeschichtungskombinationen in Abhängigkeit der tribologischen Beanspruchungen für Werkzeuge der Blech- und
Massivumformung
»» Experimentelle Ermittlung der Beanspruchbarkeit der Dünnschichtsensorik hinsichtlich der im Realprozess vorliegenden mechanischen und thermischen Belastungen
»» Experimentelle Analyse der Kontaktnormalspannungs- und Temperaturverteilung in praxisnahen Modellversuchen
mittels Dünnschichtsensorik
»» Verifizierte Finite-Elemente-Modelle zur
Ermittlung der lokalen Werkzeugbeanspruchung und Verifikation der Berechnungsergebnisse mittels Dünnschichtsensorik
»» Erkennen des Zusammenhangs zwischen
den örtlich und zeitlich aufgelösten Temperaturen in der Kontaktzone und dem resultierenden Werkzeugverschleiß
[2] Wärmequellen, verursacht durch Reibung (oben)
und überlagerte plastische Umformenergie (unten)
(η: Anteil der in Wärme umgewandelten plastischen
Umformenergie)
[2] Heat sources, caused by friction (top) and superposed
plastic forming energy (bottom)
Approach The strip drawing test with deflection
serves as a model test for the identification of
fundamental influencing variables on adhesive
wear, whereat single system parameters (such as
sheet material, tool material, -roughness, -coating, lubricant) and technological parameters
(geometry, mechanical loads, temperature) can
be varied independently. The comprehension of
occurring loads is extended by thermo mechanically coupled finite element simulations, which
allow a quantitative analysis of dissipated heat
energy caused by friction of bodies in contact and
forming energy, as well as the load distribution
on certain locations of the tribological system.
Ziehrichtung
Drawing direction
homogener, flächiger Abrasionsverschleiß
Homogeneous, laminary
abrasive wear
Abrasiver Linearverschleiß
an den Orten der An- und
Rückbiegung
Abbrasive line wear at the
locations of forward and
backward bending
(η: fraction of plastic forming energy dissipated in heat)
[1] Verschleißerscheinungen bei der
Blechumformung (links Abrasionsverschleiß,
rechts Adhäsionsverschleiß)
[1] Wear manifestation in sheet metal forming
left: abrasive wear, right: adhesive wear (galling)
lokale Aufschweißungen
Local galling
Adhäsionsverschleiß am Ziehkantenradius
Adhesive wear at the radius of the drawing
edge
49
Analyse und Beeinflussung des Wärmehaushaltes in der
Blechumformung
Integration von Werkstoffermüdungseffekten in die Verschleißsimulation von Umformwerkzeugen
Problemstellung Sowohl in der Umformung von Aluminium- als auch hochfesten
Stahlblechen wird während des Prozesses
Wärme frei. Diese führt einerseits zu Aluminiumadhäsion an den Umformwerkzeugen
und andererseits zu deutlich erhöhten Prozesstemperaturen und Schmierfilmeinbrüchen bei der Stahlumformung. Zudem weisen die umgeformten Werkstücke sehr hohe
Temperaturen auf, was die Handhabung in
der betrieblichen Praxis erschwert. In der
Stahlumformung sind daher aktiv gekühlte Werkzeuge verbreitet. Bisher unbekannt
sind allerdings die Einflüsse tribologischer
Systemkomponenten auf thermodynamische Vorgänge und Wechselwirkungen zwischen Umformung, Reibung und Wärmeübertragung sowie -leitung.
Problemstellung Der Trend zum Leichtbau
führt zu einer Substitution herkömmlicher
Blechwerkstoffe durch immer festere Güten, die zwar einen geringeren Materialeinsatz ermöglichen, die Werkzeuge für deren
Umformung jedoch wesentlich höheren
Belastungen aussetzen. Dies hat zur Folge,
dass die Werkzeuge schneller verschleißen
und somit erhöhte Kosten durch verringerte
Werkzeugstandzeiten, aufwendige Nacharbeiten und längere Stillstandzeiten verursacht werden. Häufig werden erst nach dem
Auftreten von Verschleiß der Schmierzustand optimiert und Werkzeugbeschichtungen eingesetzt.
Zielsetzung Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, ein grundlegendes Verständnis
für die Mechanismen der Wärmeentstehung
und -Ausbreitung in der Blechumformung
zu entwickeln. Im Fokus steht dabei, die
Haupteinflussparameter zu identifizieren.
Über die Entwicklung einer Kennwertformulierung soll die Charakterisierung
tribologischer Systeme hinsichtlich ihrer
thermischen Wirksamkeit in der Blechumformung ermöglicht werden. Schließlich ist
η = 0,92
die Erarbeitung von Handlungsrichtlinien
zur Ableitung praxistauglicher Kühlkonzepte angestrebt.
Vorgehensweise Zunächst sollen die Wärmeströme aus Reibung, Umformung und
kombinierten Lastfällen isoliert experimentell und numerisch untersucht werden.
Essentiell dabei ist die Kennwertformulierung sowie die Entwicklung von Handlungsstrategien zur thermischen Optimierung. Darauf basierend können schließlich
Kühlkonzepte entwickelt und auch am Realwerkzeug verifiziert werden.
Analysis and override of heat
balance in sheet metal forming
sources and sinks of heat balance in sheet metal
forming. Thereby it is necessary to identify the
main parameters of influence in order to develop
practical guidelines as well as to derive cooling
concepts for forming tools. The optimization of
an active cooling of forming tools is essential
under aspects of necessary heat flow volumes as
well as the locating of the most efficient position
within a forming tool.
Approach The first approach will be a fundamental experimental and numerical analysis of
the different heat flows within the technical system. Heat can develop from dissipated forming
energy (Qd), friction (Qr) and combined loading
conditions. Within the next step it is planned to
derive a thermal characteristic to fully describe
the heat balance. Finally different concepts shall
be designed which help to take an active influence on the temperatures and can be verified in a
real forming tool.
Motivation In sheet metal forming of both aluminum and steel sheets we find heat from different
sources to be developed. In consequence this can
cause aluminum-adhesion on forming tool surfaces. Strongly augmented process temperatures
may lead to the collapse of the lubrication film
in steel sheet forming. They also do require an
active cooling of the forming tool to prevent any
damage from overheating.
Objectives It is the aim of this project to establish
a fundamental understanding for the different
FN
QW
T OS
T B0
QW
QU
Wärmesenken
FN
QD Wärmestrahlung
T US Q
QU
TBO
W
Internal tool heat flow
QD Radiation heat flow
QW
TOS
Wärmequellen
Heat flow sources
QR Reibungswärme
QR Friction heat flow
QU Umformwärme
QU Dissipated forming
energy
QD
N
TUS
QR
QU
ξ =
∑ (Q
R
n =1
N
∑ (Q
D
+ QU + mh0)
+ QS + mh1)
n =1
TB1
Mögliche Kennwertformulierung
Possible thermal characteristic
[1] Mögliche Kennwertformulierung zur thermodynamischen Charakterisierung des Tribosystems
[1] Possible thermal characteristic of tribosystem
50
QD
Heat flow sinks
QW Wärmeleitung
QW
QW
Zielsetzung Durch die Integration von
Werkzeugermüdungseffekten in die Verschleißsimulation soll es möglich werden,
Umformwerkzeuge bereits in der Entwicklungsphase verschleißgerecht auszulegen
und so hohe Kosten durch nachträgliche
Werkzeugoptimierung zu vermeiden.
QR
QU
F
T B1
Vorgehensweise Um die Einflüsse der verschiedener Parameter, wie Reibgeschwindigkeit, Flächenpressung, Belastungsunterbrechungen und Temperatur auf den
Werkzeugverschleiß zu untersuchen, werden sie in Streifenziehversuchen, mit denen sich Presswerkbedingungen modellhaft
sehr gut abbilden lassen, gezielt verändert.
Dabei bleibt die Verschleißarbeit zwecks
Vergleichbarkeit konstant. Die Einflüsse der
Parameter werden anhand der Analyse des
an den Versuchswerkzeugen auftretenden
Verschleißes identifiziert. Anschließend
wird die Verschleißsoftware REDSY in Zusammenarbeit mit dem utg (Lehrstuhl für
Umformtechnik und Gießereiwesen) in
München durch Integration des Verschleißmodells erweitert. Eine Validierung der Ergebnisse anhand realer Prozesse schließt
das Projekt ab.
Integration of fatigue of materials
into the wear simulation of forming tools
Motivation Light-weight constructions use more
and more high-strength steel sheet materials. On
the one hand, these offer the possibility to reduce
the mass of components, but on the other hand,
the forming tools used for these materials are
exposed to much higher loads. Accordingly, the
wear of these tools appears faster. Along with increased wear come higher costs caused by shorter
durability, laborious reworks and longer downtimes of the forming machines. Optimization
of tool coating and lubrication is commonly not
done until wear appears.
Objectives With regard of fatigue of materials
within the wear simulation of forming tools, the
development of forming tools is to be more adjusted to wear problems already in the design
stage in order to avoid costly subsequent optimization.
Approach Various parameters like relative velocity of friction partners, surface pressure, intermittently loads and temperature have influence
on tool wear. To isolate the influences of these
parameters, they are tested in strip-drawing
tests. Thus, conditions of press plants can be reproduced while single parameters can be varied.
Wear work is kept constant through all experiments. The effect of the single parameters is identified by analyzing the appearing wear on the test
tools. After the practical tests, the results are to
be integrated into the wear software REDSY in
corporation with utg (Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen) in Munich. In the end,
a validation of the results by means of real processes will be done.
Normalkraft
Normal force
[1] Werkzeugverschleiß an Orten hoher Beanspruchung (Quelle: Daimler AG)
[1] Tool with wear at locations with high loads (source:
Daimler AG)
Gesamtzugkraft
Total traction force
Reibekraft (oben)
Friction force (top)
Reibekraft (unten)
Friction force (bottom)
Zylinder
Barrel-shaped tool surface
Ebene
Plane tool surface
[2] Prinzip des Streifenziehversuchs
[2] Principle of strip-drawing test
51
Hydrostatische Druckschmierung beim Tiefziehen
Problemstellung Der Realisierung von
Blechbauteilen mit Tiefziehverfahren sind
durch die erreichbaren Ziehverhältnisse
Grenzen gesetzt. Zur Erweiterung dieser
Formgebungsgrenzen bedient man sich verschiedener Sonderverfahren, wie z. B. dem
hydromechanischen Tiefziehen. Durch das
Ziehen über einen Flüssigkeitswulst wird
die Reibung am Ziehring reduziert, wodurch
eine Steigerung des Grenzziehverhältnisses
gegenüber dem konventionellen Tiefziehen
möglich ist. Allerdings ist das hydromechanische Tiefziehen mit hohem apparativen
Aufwand verbunden.
Da die durch den Werkstoff übertragbare
Kraft unverändert bleibt, lassen sich im Vergleich zur konventionellen Prozessführung
größere Ziehverhältnisse realisieren. Neben
einer Erweiterung der Formgebungsgrenzen
sind auch Vorteile bezüglich des Werkzeugverschleißes zu erwarten.
Vorgehensweise Zur Auslegung der Druckpolster im Ziehring werden zunächst die
Werkzeugbelastungen beim Tiefziehen
mit Hilfe der FE-Simulation analysiert und
wesentliche Einflussgrößen identifiziert
[Abb. 2]. Darauf aufbauend wird ein Werkzeugkonzept entwickelt, welches es ermögZielsetzung Ziel dieses Forschungsvorhabens licht, im Kontaktbereich Ziehring-Blech eiist es, den Effekt des Ziehens über ein Flüs- nen Schmierstofffilm unter hydrostatischem
sigkeitspolster auch für das konventionelle Druck einzubringen. Durch ParametervariaTiefziehen zu nutzen. Hierbei soll ein lokales tionen werden die Verfahrensgrenzen identiDruckpolster an der Ziehringrundung aufge- fiziert sowie Prozessführungsstrategien und
baut werden, das zu einer vollständigen Tren- Gestaltungsrichtlinien entwickelt.
nung von Blech und Werkzeug führt [Abb. 1].
Stempel
Plunger
FZ
pfluid
Matrize
Cavity
Bodenlänge (mm)
Arc length (mm)
Kontaktnormalspannung (N/mm2)
Contact pressure (N/mm2)
Niederhalter
Blank holder
FNH
Ziehkantenradius
Die radius
[2] Beispiel einer FE-Simulation der Kontaktnormal-
hydrostatischer DS
spannungen an der Ziehkante
[1] Schematic diagram: local hydrostatic pressure lubrication
[2] Example of a FE analysis to investigate the contact pres-
in the deep drawing process
sure within the tool
Ziehring mit
Druckkanälen
Drawing die
with openings
Druckschmierungsbohrungen
(lasergebohrt)
Laser drilled
openings for pressure lubrication
Obere Werkzeughälfte (Matrize)
Drawing die
PHDS
Zuführung
Druckschmierungsmedium
Lubricant supply
Implementierung Druckschmierung in Matrize
implementation hydrostatic pressure lubrication
Versorgungskanal
Delivery circuit
Obere Werkzeughälfte mit
Druckkanälen
Upper mould half
with openings
Umlaufende RundZuführung Druckdichtungen
schmierungsmedium
Circular sealing
Lubricant supply
Werkzeugkonstruktion Rechteckgeometrie
Tool design for rectangular cup
Reduction of friction during drawing by generation of local hydrostatic pressure lubrication
Motivation The drawing ratio in deep drawing is
limited by the ratio between the occurring forces
and the transmittable forces. In general, modifications of the conventional deep drawing process
are used to improve the drawing ratio. In hydromechanical deep drawing, for example, a fluid
bead is created at the drawing edge. This clearly
reduces friction at the die radius. However, one
major drawback of the process is the high cost of
the equipment.
Objectives A new technology was developed in order to extend the drawing limits. With this method, a lubricant is pumped through openings into
the contact zone at the drawing edge, whereby a
hydrostatic pressure lubrication is built up. Thus,
the sheet is drawn along a lubricant cushion. The
friction forces between die and sheet at the drawing edge are significantly reduced, as well as the
forces which have to be transmitted.
[1] Prinzipdarstellung: Tiefziehen mit
Werkzeugkonstruktion
rot.-sym. Napf
Tool design for axially
symmetric cup
Ergebnisse Erste Untersuchungen im Streifenziehversuch weisen den Effekt der hydrostatischen Druckschmierung nach, wobei
die Gesamtzugkraft deutlich reduziert wird.
Anschließend ist eine Umsetzung im realen
Tiefziehprozess gelungen [Abb. 3], womit
eine deutliche Reduzierung der Prozesskräfte nachgewiesen werden kann.
Untere Werkzeughälfte
Lower mould
half
Schnittdarstellung DS-Kanal
Sectional view of drawing die
Approach The main objective is to maximize the
resulting effect of hydrostatic pressure lubrication
and to minimize the total drawing force by influencing the local friction forces. In order to determine an optimum tool design profound knowledge
of the local contact conditions in the forming zone
is necessary. For these purposes, a finite element
analysis (FEA) is conducted. Before implementation of the pressure lubrication into the deep drawing process, basic research is done in a model test.
Results First experiments with the strip drawing
test with blank holder and bending have shown the
effect of the developed technology. The theoretical
and experimental investigations have shown that
the attempted process extension has the potential
to significantly expand the forming limits in deepdrawing. Thus, hydrostatic pressure lubrication
extends the spectrum of forming parts and guarantees a higher process stability.
[3] Werkzeugkonzept zum Tiefziehen mit hydrostatischer Druckschmierung
[3] Tool design for deep drawing with hydrostatic pressure
lubrication
52
53
Entwicklungs- und Produktionsverbünde
in der deutschen Automobil- und Zulieferindustrie unter Berücksichtigung des
Systemgedankens
Sylvia Schindele, 1996
Dissertationen
Wissensbasierte Gestaltung und Fertigung
von Präzisions-Blechformteilen
Bernd Stein, 1997
PhD Thesises
Verfahrensgrundlagen des Rundknetens
Frank Müller, 1997
Betreut durch Prof. Dr.-Ing.
D. Schmoeckel
Under supervision of Prof. Dr. Ing.
D. Schmoeckel
Kurzzeit-Schmierstoffprüfung
Helmut Becker, 1981
Beitrag zum kontinuierlichen Glühen von
kaltgewalztem Feinblech aus Stahl
Hans-Toni Junius, 1987
Walzprofilieren von Standardquerschnitten
auf einer mehrgerüstigen Maschine mit
einzeln angetriebenen Werkzeugwellen
Ulrich Eichler, 1988
Leistungsbilanz einer Zwei-Walzen-ProfilBeschreibung des Umformvorgangs „RillenWalzmaschine
walzen“
Eckehard Walter, 1988
Klaus W. Eichner, 1981
Verfahrensverbesserung beim Kragenziehen
Niederhalterloses Tiefziehen kreiszylinddurch Überlagern von Druckspannungen
rischer Näpfe aus Mittel- und Grobblech
Siegmar Schlagau, 1988
unter Berücksichtigung der Anwendung
Ermittlung von Längsformänderungen
eines Gegenhalters
beim Walzprofilieren von Standardprofilen
Michael Kübert, 1982
auf einer mehrgerüstigen Anlage
Einfluß ausgewählter Oberflächenschichten
Klaus Damm, 1989
auf das Reib- und Verschleißverhalten beim
Das Formschleifen und die AbbildungsTiefziehen
genauigkeit formgeschliffener GraphitelekRainer Woska, 1982
troden für die funkenerosive Herstellung
Beitrag zu Physik und Technik des Trenvon Schmiedegesenken
nens mittels HochgeschwindigkeitsflüssigUlrich Hans Seuser, 1989
keitsstrahlen
Beitrag zur Herstellung von stabförmigen
Bernd K. Engemann, 1984
Stahlprofilen mit partiellen WandverdiDas Trennen von Faserverbundwerkstoffen
ckungen
mit dem Hochdruckwasserstrahl
Peter Spahn, 1990
Werner Pönitzsch, 1984
Beitrag zur Bestimmung der ReibungsverNiederhalterloses Stülpziehen rotationshältnisse in der Blechumformung
symmetrischer Werkstücke aus Mittel- und
Heinrich Frontzek, 1990
Grobblech
Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden im
Heinz-Eckard Engel, 1985
geschlossenen Schnitt zur Verbesserung der
Untersuchungen zur Verschleißminderung
Schnitteilequalität
an Schneidwerkzeugen der BlechbearbeiMatthias Schüßler, 1990
tung durch Einsatz geeigneter WerkzeugVereinfachtes Verfahren der FE-Simulation
stoffe und Beschichtungen
von Kaltmassivumformprozessen
Jürgen H. Cammann, 1986
Chung-Ho Lee, 1991
Geometrieuntersuchungen an gewalzten
Beitrag zur Entwicklung des HydrauliOberflächenprofilen
schen-Rohr-Innendruck-Umformens
Ernst Hammerschmidt, 1987
Christoph Heßler, 1991
Beitrag zum niederhalterlosen, rotationsUmformen von Aluminiumblechen bei
symmetrischen Tiefziehen verschiedener
erhöhten Temperaturen
Warmbandqualitäten
Carlo Heller, 1992
Edmund Böhm, 1987
Untersuchung und Optimierung von
Schmiedeparametern beim Gesenkschmieden von Aluminiumwerkstoffen
Gaber Kershah, 1987
54
Abstreckgleitziehen niederhalterlos tiefgezogener Näpfe
Friedrich Reinhold Hamann, 1992
Verbesserung der Qualität von Standardprofilen durch Schwingungsüberlagerung im
kontinuierlichen Walzprofilierbetrieb
Dirk Busse, 1993
Untersuchungen zum Rückfederungsverhalten von Feinblechen bei Tief- und Streckziehvorgängen
Matthias Beth, 1993
Steuerung und Überwachung einer Zweiwalzen-Profilwalzmaschine
Bernhard Kup, 1993
Einsatzmöglichkeiten des Axial-RadialUmformens zur flexiblen Bearbeitung
dickwandiger Rohre
Thomas Ruhland, 1994
Entwicklung eines Reibgesetzes für die
Blechumformung
Yong Yu, 1994
Entwicklung eines Fertigungs- und
Planungssystems zur Flexibilisierung des
Walzprofilierens
Stefan Geyer, 1994
Einfluß des dynamischen Verhaltens
mechanischer Kaltfließpressen auf die
Produktqualität
Harald Dorth, 1994
Methode zur Ermittlung von Reibmodellen
für die Blechumformung
Thomas Netsch, 1995
Verschleißminderung an Umformwerkzeugen durch Ionenstrahltechniken
Dietmar Ernst Boos, 1995
Verfahrensstrategie zum InnenhochdruckUmformen
Bernhard Engel, 1996
Entwicklung eines Technologieprozessors
für die Stufenfolgeplanung beim Walzprofilieren
Norbert Stricker, 1996
Numerische Simulation des Axial-RadialUmformens
Frank-Detlef Speck, 1996
Entwicklung eines anistropen plastischen
Materialgesetzes für die Blechumformung
San Luo, 1996
Technologie des Hochdruckumformens
ebener Bleche
Paul Dick, 1997
Möglichkeiten und Grenzen der Kaltmassivumformung zinkphosphatschichtfreier
Drähte
Michael Rupp, 1997
Optimierung des Axial-Radial-Umformens
– eine Verfahrenserweiterung des Rundknetens
Frank Heislitz, 2001
Tiefziehwerkzeuge aus Kunststoff für
kleine und mittlere Blechteilserien aus
Aluminium
Georg Grautoff, 2001
Objektorientierte Prozessmodelle zur prospektiven Sachbilanzierung umformtechnisch hergestellter Bauteile
Gerold Freiherr von Schlotheim, 2002
Bestimmung der beim Tiefziehen von kaltgewalztem Stahl induzierten Anisotropie
Stefan Jung, 2002
Linearmotorgetriebene Pressen für die
Stanztechnik
Frank Schepp, 2002
Entwicklung einer Methodik zur Beurteilung und Weiterentwicklung technologischer Kompetenz in produzierenden
Betrieben
Bertram Liebler, 1998
Verfahrensentwicklung zum Walzprofilieren von Strukturbauteilen mit über der
Längsachse veränderlichen Querschnitten
Adrian Istrate, 2003
Beurteilung der Topografie von Blechen im
Hinblick auf die Reibung bei der Umformung
Johannes Staeves, 1998
Hydromechanisches Tiefziehen von
Aluminium-Blechen mit thermischer Unterstützung
Ralf Huber, 2004
Prozeßüberwachung manueller DruckluftAbschaltschrauber in der Fahrzeugmontage
Nikolas Wagner, 1998
Arbeitsgenauigkeit und Beanspruchung
schnellaufender Umformpressen
Nikolai Geissler, 1999
Methode zur Ermittlung von Konstitutivmodellen für Reibvorgänge in der Massivumformung bei erhöhten Temperaturen
Davar Hemyari, 1999
Entwicklung einer optimierten Fertigungsstrategie für das Kaltrundkneten
Richard Gärtner, 1999
Grundlagen des Fließspaltens von Blechronden
Stefan Hauk, 1999
Betreut durch Prof. Dr.-Ing. Dipl.Wirtsch.-Ing. P. Groche
Under supervision of Prof. Dr.-Ing. Dipl.Wirtsch.-Ing. P. Groche
Untersuchung unterschiedlicher Drückwalzprinzipien zur Herstellung innenverzahnter Hohlräder
Christof Rachor, 2003
Entwicklung einer Methode zur Optimierung von Fertigungsmaschinen für die
Mikroumformtechnik am Beispiel von
Linearmotorpressen
Roland Schneider, 2004
Die Reibung als Einflussgröße im Innenhochdruck-Umformprozess
Matthias Prier, 2000
Grundlagen der Werkzeugauslegung und
der Schließanlagengestaltung für das
Innenhochdruck-Umformen
Florian Schopper, 2004
Werkzeugbeschichtungen mit Trockenschmierstoffeigenschaften für das Tiefziehen
Dirk Hortig, 2001
Laserunterstütztes Umformen miniaturisierter Bauteile am Beispiel des Tief- und
Kragenziehens
Rüdiger Erhardt, 2004
Entwicklung eines Halbzeugprüfverfahrens für das Innenhochdruck-Umformen
von Hohlprofilen
Christian Hielscher, 2001
Entwicklung eines Modells zur Abbildung
der Reibverhältnisse beim Innenhochdruck-Umformen
Armin Peter, 2004
Konzeption und Entwicklung einer logistikgerechten, standardisierbaren Verpackung
für gefährliche Stoffe
Alexander Wansel, 2001
Kombinierte Prüfmethode für das Reib-,
Verschleiß- und Abriebverhalten beim Tiefund Streckziehen
Jan Filzek, 2004
Über den Nachweis tribologischer Effekte
mit Hilfe von Modellversuchen im Bereich
der umweltfreundlichen Kaltmassivumformung
Bodo Kappes, 2005
Grundlagen des Spaltprofilierens von
Blechplatinen
Michael Jöckel, 2005
Aktiv-elastische Werkzeugsysteme zum
Tiefziehen mit Innenhochdruck
Christoph Metz, 2005
Prozesssicherheit beim InnenhochdruckUmformen
Rainer Steinheimer, 2006
Halbwarm-Innenhochdruck-Umformung
von Leichtmetallrohren
Jochen Dörr, 2006
Entwicklung eines Technologieprozessors
zur Untersuchung des Kaltrundknetens mit
Hilfe der Finite Elemente Analyse
Thomas Rathmann, 2007
Entwicklung eines Näherungsverfahrens
zur beschleunigten Simulation von Prozessen der inkrementellen Massivumformung
David Fritsche, 2007
Grundlagen des fluidbasierten Fügens
hohlförmiger Rahmenstrukturen bei
simultaner
Khaled Tibari, 2007
Grundlagen und Auslegungsmethoden für
flexible Profilierprozesse
Arnd-Oliver Zettler, 2007
Reduzierung des Adhäsionsverschleißes
beim Umformen von Aluminiumblechen
Gernot Nitzsche, 2007
Oszillierendes Umformen mit direkt angetriebenen Umformmaschinen
Valentin Schultheis, 2007
Methode zur Analyse, Bewertung und
Optimierung der Prozesskette Profilieren
längsnahtgeschweißter Rohre für das
Innenhochdruck-Umformen
Gerrit von Breitenbach, 2008
Identifikation von Einflussfaktoren auf das
Schwingungsverhalten von Profilschienenführungen als Stößelführung von Umformpressen
Thomas Hofmann, 2008
Kontaktgebundene Oberflächenwandlung
polykristalliner Blechoberflächen
Ralph Schäfer, 2008
Entwicklung einer innovativen Kalibrierstrecke zur Erhöhung der Profilgenauigkeit bei der Verarbeitung von höher- und
höchstfesten Stählen
Michael Henkelmann, 2008
55
Lehre
Teaching
56
57
Lehrinhalte
Vorlesungen
Courses
Vorlesungsangebot
Angeboten werden Vorlesungen für Studenten des Maschinenbaus, des Wirtschaftingenieurwesens und des Studiums für das
Lehramt an beruflichen Schulen gewerblich
technischer Fachrichtungen.
Die Pflichtvorlesung »Technologie der Fertigungsverfahren I« behandelt im Bachelorstudium die Verfahren des Ur- und Umformens.
Der theoretische Hintergrund wird dabei anhand von Fertigungsbeispielen und Bauteilen
verdeutlicht.
werden die Lehrveranstaltungen am Institut
durch ein FE-Tutorium, bei dem die Bearbeitung einer Aufgabenstellung aus der Ingenieurpraxis mit den Methoden der Finiten-Elemente-Simulation im Vordergrund steht.
Held by
Technologie der
Fertigungsverfahren
Einführung in die Fertigungstechnik, Grundlagen des Ur- und
Umformens, Fertigungsbeispiele
Prof. P. Groche
Lectures offered
The PtU offers lectures for students of mechanical
engineering and industrial engineering and for
students becoming teachers at commercial-technical schools.
Prof. P. Groche
Maschinen der Umformtechnik
I+II
Laser in der Fertigung
Courses
Vorlesungen
SFB-Projektvorlesung
Prozessketten in der
Automobilindustrie I+II
Umformtechnische Kolloquien
A lecture on producing integral sheet metal devices
accompanies students doing project work at the
SFB 666.
Bauarten von Maschinen: Kenngrößen, Baugruppen,
Steuerungen
Grundlagen der Lasertechnik, Materialbearbeitung mit Laser,
Rapid Prototyping
Prof. P. Groche
Prof. P. Groche
Prof. P. Groche
Prof. P. Groche
Forschungsseminar
Advanced Design Project
Exkursionen
Other
Sonstige
Prof. P. Groche und
Kollegen
Interdisciplinary cycle of lectures on the development of integral sheet
metal components
Prof. P. Groche and
colleagues
Automobilindustrie und Nutzfahrzeuge, Pilot- und
Vorserienfertigung, Produktionshochlauf und Markteinführung
Dr.-Ing. M. Dostal,
Daimler AG
Automotive and utility vehicle industry, pilot production and market introduction
Dr.-Ing. M. Dostal,
Daimler AG
Vorstellung von Bachelor- und Masterarbeiten
Prof. P. Groche und
Mitarbeiter
Prof. P. Groche and
staff
FE-Tutorium
Turning theory into reality
Interdisziplinäre Ringvorlesung zur Entstehung von integralen
Blechbauteilen
Presentation of bachelor and master thesises
Tutorium
Guest lecturers deepen the students’ knowledge on
forming technologies in the cycle »Prozessketten
in der Automobilindustrie I und II« (automotive
process chains). Beyond the theoretical nature of
Aus Theorie wird Praxis
lectures, the external staff gives valuable insight
Neben den Vorlesungen besteht die Möglich- into industrial practice.
Experimental, constructive and theoretical assignments and diploma thesises and advanced design
projects deepen the students’ knowledge gained in
lectures. For more practical insight, the institute
makes use of its various links to the industry for offering field trips and external placements. Knowledge from lectures and production practise are
brought together in the forming tutorial: Students
take part in the competition »Stahl fliegt« (airborne
steel), constructing and actually producing a flying
object made from steel. A real-life task within the
fe-tutorial perfects the curriculum. Here, students
deal with a practical matter that asks for simulation with the finite element method.
Prof. P. Groche
Basics of laser technology, material processing with lasers, rapid prototyping
Colloquia
Die Projektvorlesung zum Sonderforschungs- The lecture »Laser in der Fertigung» introduces stubereich SFB 666 hat die Entstehung von inte- dents into the basics and into fields of application
of lasers used for technical material processing.
gralen Blechbauteilen zum Inhalt.
Prof. P. Groche
Forming machines: parameters, components, controls
Kolloquien
II« (forming techniques) and »Maschinen der UmIn der Vorlesung »Laser in der Fertigung« formtechnik I und II« (machines for forming). The
lectures put emphasis on plasto-mechanical and
werden Grundlagen und Anwendungsgebietribological basics, forming technologies and inte der lasertechnischen Materialbearbeitung troduce necessary machines, manufacturing and
vorgestellt.
handling facilities.
Technische und wirtschaftliche Grundlagen, Metallkunde,
Plastomechanik und Tribologie, Verfahren der Blech- und
Massivumformung
Technical and economical basics, metal science, plastomechanics and tribology, processes of sheet and bulk metal forming
dieser Vorlesungen sind plastomechanische
und tribologische Grundlagen, Umformtech- Components of a practical education
nologien sowie die erforderlichen Maschinen, Students in the Master program may choose from
Fertigungs- und Handhabungsvorrichtungen. the compulsory courses »Umformtechnik I und
58
Durchführung
Topics
Umformtechnik I+II
Teaching topics
For students at Bachelor level, the compulsory
lecture »Technologie der Fertigungsverfahren I«
In den Vorlesungen des Masterstudiums wer- (production technology) treats the procedures of
den die Wahlpflichtfächer »Umformtechnik I master forming and forming technologies. A theound II« sowie »Maschinen der Umformtech- retical background knowlegde is built up on the
basis of manufacturing examples and construction
nik I und II« angeboten. Wesentliche Inhalte
units.
keit, das Wissen in experimentellen, konstruktiven oder theoretischen Studien- und
Diplomarbeiten sowie Advanced-DesignProjects zu vertiefen. Dabei nutzt das Institut
die vielfältigen Kontakte zur Industrie, um
den Studierenden im Rahmen externer Arbeiten und Exkursionen die Gelegenheit zum
Sammeln praktischer Erfahrungen zu geben.
Das umformtechnische Tutorium verknüpft
Vorlesungswissen mit der Fertigungspraxis anhand des Studienwettbewerbs »Stahl
fliegt«. Aufgabe der Studenten ist es hier, ein
flugfähiges Objekt aus Stahlwerkstoffen zu
konstruieren und herzustellen. Abgerundet
Inhalte
Title
Introduction into production technology, basics of master forming and
metal forming, examples from production
Bausteine einer praxisnahen
Ausbildung
Lehraufträge vertiefen die Umformtechnik
anhand der »Prozessketten in der Automobilindustrie I und II«. Diese Vorlesungen vermitteln über den Vorlesungsstoff hinaus wertvolle Einblicke in die industrielle Praxis.
Titel
Konstruktion und Fertigung eines flugfähigen Objekts aus
Stahlwerkstoffen (Studienwettbewerb »Stahl fliegt«)
Prof. P. Groche und
Mitarbeiter
Design and construction of a flying object only made from steel products
(study competition »airborne steel«)
Prof. P. Groche and
staff
Bearbeitung einer Aufgabenstellung aus der Ingenieurpraxis mit
Hilfe der Finiten-Elemente-Methode
Prof. P. Groche und
Mitarbeiter
Real-life-task from practise: Application of the finite elements analysis
Prof. P. Groche and
staff
Erarbeitetung wissenschaftlicher Erkenntnisse auf wechselnden
Spezialgebieten der Umformtechnik
Prof. P. Groche und
Mitarbeiter
Researching of scientific knowledge in various fields of forming
techniques
Prof. P. Groche and
staff
Bearbeitung einer komplexen Aufgabenstellung aus der
Ingenieurpraxis in Teamarbeit
Prof. P. Groche und
Mitarbeiter
Real-life-task from practise: complex engineering task in team work
Prof. P. Groche and
staff
Besichtigungen und Führungen durch Betriebe im Bereich
Umformtechnik
Prof. P. Groche,
Dr.-Ing. M. Dostal
Field trips and guided tours through companies in the field of metal forming
Prof. P. Groche,
Dr.-Ing. M. Dostal
59
Anfahrt
Darmstadt
Foto [email protected]
Campus Lichtwiese
Autobahn
Your way to PtU
Autobahn
From Autobahn A 5 (Frankfurt – Basel) or Autobahn A 67 (Köln – Mannheim) take exit »Darmstadt« at Autobahn junction »Darmstädter-Kreuz«
follow direction »Darmstadt Stadtmitte« (city
centre) then follow the signs to »TU-Lichtwiese«.
Driving through the city takes about 15 to 20
minutes. Parking lots are both in front of and behind the building.
From Frankfurt main station
Take the „Odenwaldbahn SE 65“ Direction: Erbach (Odw.) operated by VIAS GmbH to »TULichtwiese«. Follow the path next to the laboratories until you reach the large red gearwheel on
your right. Next to the gearwheel you find the
building of mechanical engineering.
From Darmstadt main station
Take bus line K to final destination »TU-LichtwFrom Frankfurt International Airport
iese«. The trip takes about 30 minutes, the busGo to bus platform 14 outside the baggage claim ses leave every 15 minutes. Bus tickets are availarea of terminal 1 on the arrival level or to the able either at the ticket machine or from the bus
bus stop at terminal 2 and take the bus »Airliner«, driver.
which goes directly to Darmstadt (travel time
about 30 minutes; leaving every 30-60 minutes).
Change at the third stop in Darmstadt »Hauptbahnhof« (main station) to bus K, exit at final
destination »TU-Lichtwiese«.
60
You will find the PtU at university campus »TULichtwiese« in building no. L1|01 (mechanical
engineering), behind the lawn opposite the bus
stop. The building can be identified by the large
gearwheel in front.
Please register at the office in room 148 on the
first floor.
Autobahn A5 (Frankfurt – Basel) oder Autobahn A67 (Köln – Mannheim), Abfahrt
Darmstädter Kreuz, von dort Richtung
Darmstadt Stadtmitte. Beschilderung »TULichtwiese« folgen. Je nach Tageszeit dauert die Fahrt mit dem Auto durch die Innenstadt zwischen 15 und 20 Minuten.
Ab Flughafen Frankfurt Main
Von Terminal 1 ab Bussteig 14 sowie von
Terminal 2 fährt der HEAG-Airliner alle 3060 Minuten direkt nach Darmstadt (Fahrtzeit ca. 30 Minuten). In Darmstadt an der
dritten Haltestelle »Hauptbahnhof« aussteigen. Von dort Buslinie K bis zur Endstation
TU-Lichtwiese fahren. Die gesamte Fahrtzeit beträgt etwa 30 Minuten, die Busse
fahren im Takt von ca. 15 Minuten.
Ab Frankfurt Hauptbahnhof
Mit der Odenwaldbahn SE 65 Richtung
Erbach (Odw.) der VIAS GmbH bis zur
Haltestelle TU-Lichtwiese. Folgen Sie dem
Fußweg entlang der Versuchshallen des
Fachbereichs Maschinenbau bis Sie rechter
Hand das große rote Zahnrad sehen. Dieses
steht unmittelbar vor dem Foyer des Maschinenbaugebäudes.
Ab Darmstadt Hauptbahnhof
Gegenüber der Bushaltestelle befindet sich
eine große Wiese. Das Gebäude auf der anderen Seite der Wiese ist das Maschinenbauge­
bäude, gut zu erkennen am großen Zahnrad
vor dem Gebäude: Petersenstraße 30, TUGebäude L1|01). Das PtU befindet sich dort
im ersten Stock.
Bitte melden Sie sich im Sekretariat (Zimmer
148) im ersten Stock an.
Buslinie K bis zur Endstation TU-Lichtwiese.
Die gesamte Fahrtzeit beträgt etwa 30 Minuten, die Busse fahren im Takt von ca. 15
Minuten.
61
Impressum
Herausgeber
Publisher
Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen
Technische Universität Darmstadt
Petersenstraße 30
64287 Darmstadt
Telefon +49 (61 51) 16 30 56
Telefax +49 (61 51) 16 30 21
[email protected]
http://www.ptu.tu-darmstadt.de
Redaktion
Editor
Philip Beiter, das Sekretariat und alle weiteren
wissenschaftlichen Mitarbeiter des PtU
Philip Beiter, the adminsitration and all other scientific
assistants of the PtU
Gestaltung und Fotografie
Layout and photography
A. Moritz Profitlich ([email protected])
Stefan Schäfer ([email protected])
Druck
Print
typographics GmbH
64291 Darmstadt
www.27a.de
Auflage: 1.000
Corporate Design der Technischen Universität Darmstadt
Schriften: Charter, Frontpage, Stafford
Farbe: 2b [100c 30m]
© PtU Darmstadt 2009 — Nachdruck, auch
auszugsweise, nur mit vorheriger schriftlicher
Genehmigung des Instituts.
© PtU Darmstadt 2009 — Reproduction, even in extracts,
only after written permission from the institute.
62
Institut für Produktionstechnik
und Umformmaschinen
Technische Universität Darmstadt
Petersenstraße 30
64287 Darmstadt
Telefon +49 (61 51) 16 30 56
Telefax +49 (61 51) 16 30 21
[email protected]
http://www.ptu.tu-darmstadt.de