RapidSheet

Schnelle Prototypenerstellung von Blechteilen mit intelligenten 3D-Druckwerkzeugen

Die wirtschaftliche Herstellung von kundenspezifischen Blechteilen in kleinen Losgrößen ist eine Herausforderung in der industriellen Produktion. Da das konventionelle Tiefziehen teure Werkzeuge erfordert, ist die inkrementelle Blechumformung (IBU) eine geeignete Alternative. Dabei formt ein Umformstempel das Blech über ein Gegenwerkzeug um. Die derzeitige Gegenformherstellung in einer separaten Fräsmaschine ist kostenintensiv und zeitaufwändig. Die innovative Idee des Projekts RapidSheet ist es daher, einen additiven Fertigungsprozess der Gegenform und das ISF-Verfahren in einer Werkzeugmaschine zu kombinieren. Die Prozessoptimierung erfordert Kompensationsstrategien zur Vermeidung von Abweichungen, die sowohl aus dem Materialverhalten als auch aus den Werkzeugabweichungen resultieren. Um die Werkzeugabweichung zu kompensieren, ist eine prozessbegleitende Abweichungsmessung notwendig.

Da der Werkzeugweg die geometrische Genauigkeit des Endteils beeinflusst, wird ein adaptiver Umformweg des Stichels verwendet, um die elastische Rückfederung des Blechs zu kompensieren und so die Genauigkeit zu erhöhen. Bei größeren und dickeren Blechen führen die größeren Umformkräfte zu horizontalen Auslenkungen des Umformstempels. Diese Auslenkungen wurden in bisherigen Untersuchungen nicht berücksichtigt und führen zu Geometrieabweichungen. Um die geometrische Genauigkeit zu gewährleisten, ist es notwendig, die Durchbiegung in allen Richtungen zu messen. Konventionell werden integrierte Sensoren, wie z. B. Glasmaßstäbe, zur Messung der Werkzeugposition verwendet. Diese integrierten Sensoren können jedoch keine Verformungen der Stützstruktur des Werkzeugkopfes erfassen, so dass externe Sensoren erforderlich sind. Die zu erwartenden Auslenkungen des Werkzeugs setzen sich aus größeren, langsam variierenden Auslenkungen und kleineren Auslenkungen mit höheren Frequenzen zusammen. Zur Überwachung der langsamen Auslenkungen ist ein optisches System geplant, das aus mehreren Kameras besteht, die eine Schattenprojektion von einer definierten Lichtquelle auf das Werkzeug messen. Darüber hinaus wird ein handelsüblicher Beschleunigungssensor die hochfrequenten Auslenkungen messen.

Laufzeit:01.01.2021-31.12.2022
Fördergeber:BMWK - Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Förderprogramm:CORNET - Collective Research Networking
Förderkennzeichen:290 EBG
Projektträger:AiF - Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.
Partner: