Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Minimierung der Biegerückfederung in den Biegeradien von Karosseriebauteilen

Die Herstellung von Blechbauteilen ist rückfederungsbehaftet, dabei dominiert zumeist die Biegerückfederung. Diese empirische Erkenntnis wird als Ansatzpunkt der Rückfederungskompensation herangezogen. Durch eine geschickte Verknüpfung der Prägegeometrie wird der Spannungszustand im Radius dahingehend verändert, dass resultierende Biegemomente sich im Gleichgewicht befinden und sich somit gegenseitig aufheben. Das angestrebte Ziel dieses Vorgehens ist es die Rückfederung drastisch zu reduzieren, sodass der Aufwand für die klassische Rückfederungskompensation auf ein Minimum begrenzt ist und somit der Herstellungsprozess für form– und maßhaltige Blechbauteile verschlankt wird.

Die Forschungsaktivitäten am ZUK zielen auf eine Verkürzung der Werkzeugeinarbeitungsphase im Karosseriebau ab. Hierzu wird die grundsätzliche Machbarkeit von Bauteilen und Baugruppen bereits in einer frühen Entwicklungsphase betrachtet und optimiert. Dies schließt die Bewertung hinsichtlich Riss- und Faltenbildung als auch der Form-, Maß- und Oberflächengenauigkeit von Bauteilen und Baugruppen ein. Durch eine frühzeitige Anpassung der Bauteil- und Werkzeuggeometrie sowie der Prozessparameter wird den Anforderungen und späteren Produktionsbedingungen im Presswerk Rechnung getragen — Design for Manufacturing —. Die zu treffenden Maßnahmen werden in Form von neuen Algorithmen umgesetzt und eindeutige Vorgehensweisen für die praktische Anwendung bereitgestellt.

Die elastische Rückfederung ist bis heute ein Kernproblem der Blechumformung. Unter Rückfederung wird die Summe der elastischen Formänderungen eines Bauteils nach Entnahme aus den Werkzeug verstanden. Bis heute existiert keine allgemein gültige Handlungsempfehlung, in welcher Operation und durch welche konkreten Maßnahmen die Rückfederung kompensiert werden soll. Das Kernproblem besteht aus Anteilen der Membran– sowie der Biegerückfederung, welche unterschiedlichen Einfluss an der Rückfederungserscheinung haben. Bislang wird die Rückfederungserscheinung in vielen kostenintensiven, aufwändigen TryOut–Schleifen kompensiert. Vorteile dieses Problem präventiv anzugehen bietet die Simulationstechnik. Die klassische Rückfederungskompensation mittels Displacement-Adjustment Methode kaschiert die Rückfederungserscheinung, verringert die Ursache jedoch nicht.

Ziel ist die Erforschung und Entwicklung eines Verfahrens zur zeit– und kosteneffizienten Herstellung maßhaltiger Karosseriebauteilen. Diese allgemeingültige Vorgehensweise – als Leitfaden für eine erfolgreiche Kompensation der Rückfederung am Karosseriebauteil – soll die Werkzeugeinarbeitungszeit verkürzen und die Kosten senken.

• Recherche von Grenzen der klassischen Rückfederungskompensation und deren Simulation
• Aufbau und Erweiterung einer virtuellen Fertigung hin zu einer ganzheitlichen, simulationsgestützten Betrachtung unter Einbindung der „neuen Prägegeometrien“ zur Reduzierung der Biegerückfederungserscheinung.
• Entwicklung und Bewertung verschiedener Prägestrategien im Sinne der Verknüpfung der Prägegeometrien als auch der Operationsfolge (Validierung an ausgewählten Musterbauteilen).
• Definition allgemeingültiger Verfahrensempfehlungen und Richtwerte für die Praxis, um die Komplexität des realen Abstimmprozesses zu reduzieren.