Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 1

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1 Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 1

2 Oktober 2008: EuroBLECH März 2009: September 2009: März 2010: Experten Workshop Biegen Grundlagenseminar Biegen Tag der offenen Tür Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 2

3 Lehrstuhl für f r Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 3

4 Philosophie des Lehrstuhles wo sich Forschung und Praxis treffen Modellbildung - Analytik Simulation Anstellkraft: Tiefziehen Gleitschiene = 75kN Faltenglätter = stationär Anstellkraft: Gleitschiene Endenbearbeitung = stationär Faltenglätter = 100kN Geschwindigkeit 0,05mm/s Versuch Konzept Werkzeug/Maschine Pa m- Tu be Idee Innenhochdruck - Umformen Analyse PamStamp 2G PamTube2G Biegen Umsetzung - Realisierung Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 4

5 Motivation - Biegen Freiformbiegen und Rotationszugbiegen am Bauteil Profilbiegen in engen Radien Leichtbau: Großes Verhältnis Durchmesser/Wanddicke Automobilindustrie Frühzeitige Vorhersage Qualität und Crashbeeinflussung Biegung Erweiterung der Biegegrenzen Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 5

6 Motivation - Biegen Kosteneinschätzung von Fertigungsverfahren Erweiterung zum Formteil Minimierung der Fügeoperationen Quelle: EDAG Erweiterung Biegeverfahren Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 6

7 Biegen: Neue Biegeverfahren Fertigungsverfahren Potentiale Neue Biegeverfahren und Bodenstruktur (Stand der Technik) (Kooperation FWSi EDAG) Durchgängiges Profil ohne Schweißung möglich Quelle: EDAG Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 7

8 Biegen: Erforschung Dreirollenbiegen Freiformbiegen mit Dreirollentechnik Biegeverlauf (Funktion, auslaufender Radius, kontinuierliche Übergänge) Biegelinie und Rohrkontur Dreirollenbiegewerkzeug Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 8

9 Biegediagramm Erweiterung Biegegrenzen durch Erforschung der Versagen Versagen Bersten Modellierung Halbzeug/Material Modellierung Faltenbildung Versagen Faltenbildung Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 9

10 Überlegungen zur Faltenbildung Beschreibung von Falten Basis zur Vermeidung von Falten ϕ 1 Homogene Faltenbildung ϕ 2 = ϕ 1 / ν ϕ 2 = ν ϕ 1 gefaltet (folded) stabil beim Biegen (rugged when bending) schlaff (flaccid) straff (tense) Keine Faltenbildung ϕ 1 =ϕ 2 ϕ 2 Regellose Faltenbildung Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 10

11 Überlegungen zur Faltenbildung Faltenentstehung beim Biegen Stationäre Werkzeuge: - Faltenglätter - Gleitschiene Biegeradius: 58mm Winkel: 45 Rohrdurchmesser: 58mm Wanddicke: 3mm ϕ 1 Dehnungspfad ϕ 2 Pam-Tube Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 11

12 Überlegungen zur Faltenbildung Faltenentstehung beim Biegen ϕ 1 ϕ 2 Pam-Tube Faltenbeginn Dehnungspfad bei der Faltenentstehung > biaxial Druck Faltenentstehung in der Praxis Faltenentstehung in der Simulation Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 12

13 Überlegungen zur Faltenbildung Falten ist, wenn über die Geometrie keine weitere Kraft mehr übertragen werden kann ZweiStep Experiment zur Bestimmung der Falte - Faltenkriterium step 1: Vorformen des Prüflings step 2: Faltenbildung unter axialer Druckkraft Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 13

14 Überlegungen zur Faltenbildung Bulge Force-Progression Compression Force [kn] Grenzkraft zur Bestimmung der Grenzdehnung am realen Profil ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Time [s] Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 14

15 Einflussgrößen - Faltenbildung Faltenentstehung beim Biegen Steifigkeit der Maschine Auffederung keine Bindung der Stützgeometrie Kraftübertragung am Faltenglätter Kraft auf Faltenglätter, Reibbeiwert Starke Faltenbildung Schwache Faltenbildung Gleitschiene Kraft = 75 kn Klemmkraft Kraft = 120 kn Pam-Tube Nur der richtige Reibbeiwert Pam-Tube liefert brauchbare Ergebnisse zur Beurteilung der Faltenbildung Reibbeiwert μ=0,05 Reibbeiwert μ=0,3 Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 15

16 Einflussgrößen - Faltenbildung Faltenentstehung beim Biegen Spannkräfte an Klemmstück Kraft- und Wegüberlagerung an der Gleitschiene Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 16

17 Rückfederung Einflussparameter auf die Rückfederung Δα Steuerung und Steuerungsparameter Rückfederung Steifigkeit Maschine Materialkennwerte und Profilgeometrie Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 17

18 Rückfederung Einfluss der Maschinensteifigkeit Einflussparameter auf die Rückfederung Auffederung Maschine [mm] Verlagerung Auffederung Kraft [kn] Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 18

19 Rückfederung Einfluss der Maschinensteifigkeit Elastische Auffederung Biegeachse Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 19

20 Erweiterte Biegemaschine zur Kompensation der Fehlereinflussgrößen Leistungsdaten: Biegemoment: >40kNm Gleitschiene: Vorschub: 27 kn Andrückung 300kN Spannkraft: 300kN Faltenglätter: Anstellkraft: 100kN Weg: 5 mm Booster: Kraft: 150kN Geometrie: bis 160mm Dorn- und Freiformbiegen auf einer Maschine Aktiver Faltenglätter und zusätzlich zweite Dornachse Booster umgreifend Regelung mit Fuzzy Modul möglich Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 20

21 Erweiterte Biegemaschine zur Kompensation der Fehlereinflussgrößen Rahmenbauweise Kopf. Gleichbleibende Federung und Verlagerung Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 21

22 Erweiterte Biegemaschine zur Kompensation der Fehlereinflussgrößen Aktiver Faltenglätter Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 22

23 Erweiterte Biegemaschine zur Kompensation der Fehlereinflussgrößen Booster mit Übergreifmöglichkeit Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 23

24 Vielen Dank für Ihre Prof. Dr. Ing. Bernd Engel Aufmerksamkeit Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel 24