Forschungsberichte

Einfluss der Prozessparameter auf das hydromechanische Umformen mit Vorformen der Platine

Sandra Semmler

173 Seiten 146 Abbildungen Hieronymus Buchreproduktions GmbH, München, 2002 ISBN 3-89791-290-2

Das  hydromechanische Umformen steht im Bereich der Automobilindustrie an der Schwelle zum Serieneinsatz. Durch den Fortschritt in der Pressentechnik, vor allem durch leistungsfähige Rechnersysteme und moderne Regelungstechnik, biete dieses Verfahren neue Einsatzmöglichkeiten. Insbesondere die Qualität der Druckregelung ist für die prozesssichere Darstellung komplexer Bauteile wichtig. In den bisher veröffentlichten Untersuchungen zum hydromechanischen Umformen wurde der Mediumdruck meist durch Vordringen des Stempels aufgebaut. Dadurch ergibt sich ein passiver Gegendruck.

Bisher gibt es keine wissenschaftliche Untersuchung des Prozesses mit Regelung eines vorgegebenen Mediumdruck- und Niederhalterkraftverlaufes während des Umformprozesses. Es liegen zur Zeit keine wissenschaftlich fundierten Erkenntnisse über die Herstellung von komplexen Bauteilen durch hydromechanisches Umformen mit Vorformen der Platine vor. Dies gilt ebenso für die Kenntnisse hinsichtlich Methodenplanung, Werkzeuggestaltung, Simulation und Wahl der Verfahrensparameter.

Es gibt eine Vielzahl von möglichen Verfahrensvarianten der wirkmedienbasierten Blechumformung. Es zeigt sich, dass die einzelnen Verfahren immer für eine bestimmte Umformung geeignet sind. So eignet sich z.B. das hydrostatische Streckziehen besonders für die Herstellung großflächiger Bauteile mit reiner Streckziehbeanspruchung. In anderen Veröffentlichungen wurde die Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit durch hydromechanisches Tiefziehen am Beispiel rotationssymmetrischer Geometrien nachgewiesen. Dabei wird mit Hilfe der Wirkmediumdrucksteuerung ein definierter Spannungszustand im Bauteil erreicht.

Die meisten ziehtechnisch hergestellten Bauteile unterliegen jedoch nicht einer reinen Streckzieh- oder Tiefziehbeanspruchung, sondern einer Kombination beider Verfahren. Entsprechend dieser Forderung wird in dieser Untersuchung eine Bauteilgeometrie ausgewählt, die Formelemente mit Streck- und Tiefzeihbeanspruchung aufweist. Der Einfluss der Prozessparameter insbesondere des Wirkmediumdruckes auf die Qualität dieser Formelemente wird untersucht.

Der Einsatz von CAE-Methoden im Produktentstehungsprozesses ist heute für eine wirtschaftliche Fertigung notwendig. Um beim Einsatz eines neuartigen Verfahrens bereits im Vorfeld Aussagen über die Machbarkeit treffen zu können, ist die Umformsimulation ein unterstützendes Werkzeug. Dabei muss eine hohe Abbildungsqualität des Realprozesses gewährleistet sein. Bisher gibt es keine fundierten Erkenntnisse hinsichtlich der Abbildungsqualität der FE-Simulation hydromechanischer Umformprozesse bei komplexen Bauteilgeometrien.

Diese Untersuchung ermittelt den Einfluss der Prozessparameter beim hydromechanischen Umformen mit Vorformen der Platine, insbesondere des geregelten Wirkmediumdruckes auf die Bauteilqualität. Hierzu wird eine komplexe, großflächige Bauteilgeometrie mit kombinierter Streckzieh- und Tiefziehbeanspruchung ausgewählt. Mit Hilfe der experimentell ermittelten Ergebnisse wird die Simulation des hydromechanischen Umformprozesses hinsichtlich ihrer Abbildungsqualität bewertet und verbessert. Aus der Zielsetzung resultiert für die Untersuchung folgende Aufgabenstellung:

  • Durchführung von Versuchen zum hydromechanischen Umformen mit Vorformen der Platine unter Variation der Prozessparameter Wirkmediumdruck und Niederhalterkraft
  • Auswertung der experimentellen Untersuchungen und Ermittlung des Einflusses der Prozessparameter beim hydromechanischen Umformen mit Vorformen der Platine auf Bauteilqualität
  • Verifizierung und Optimierung der FE-Umformsimulation anhand der experimentellen Untersuchungen hinsichtlich der Abblidungsqualität