Lokale joulesche Erwärmung der Umformzone in der roboterbasierten inkrementellen Blechumformung

Ein flexibles Verfahren für die Herstellung von Blechbauteilen in kleinen Stückzahlen zu beherrschen, stellt sowohl wirtschaftlich als auch technologisch einen großen Mehrwert dar. Im Rahmen dessen gewinnt die inkrementelle Blechumformung (IBU) seit Jahren an Bedeutung. Dennoch ist es bisher nicht gelungen, eine breite technologische Anwendung im Bereich der Herstellung asymmetrischer Bauteile zu erzielen. Als Beitrag zur Optimierung der IBU wurde am Lehrstuhl für Produktionssysteme das Roboforming entwickelt. Dabei handelt es sich um ein Umformverfahren zur matrizenlosen Herstellung von Blechbauteilen, bei welchem zwei Industrieroboter je ein Werkzeug führen. Eine vielversprechende Möglichkeit zur weiteren Optimierung des Verfahrens ist die Umformung bei erhöhter Temperatur. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss einer auf die Umformzone begrenzten jouleschen Erwärmung durch elektrischen Strom beschrieben. Durch die lokal begrenzte Erwärmung ergibt sich ein Gradient der Umformeigenschaften zwischen der Umformzone und den umgebenden Blechbereichen. Der Prozess wurde sowohl über Modellbildungen als auch über experimentelle Untersuchungen charakterisiert. Im Zuge dessen wurden unter anderem geeignete Umformwerkzeuge entwickelt, ein Temperaturmesssystem und eine Temperaturregelung aufgebaut sowie eine Vernetzung der Anlagenkomponenten mit einer der Robotersteuerungen umgesetzt. Insgesamt zeigt die IBU mit lokaler joulescher Erwärmung der Umformzone bei den Werkstoffen CP-K60/78 + ZE und Ti6Al4V deutliche Vorteile im Vergleich zur Umformung ohne Erwärmung. Sie führt zu verringerten Umformkräften, einer reduzierten nachträglichen Deformation bereits umgeformter Bauteilbereiche, einer reduzierten Rückfederung sowie zu erhöhten maximal erzielbaren Flankenwinkeln.