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Forschungsschwerpunkte

Leitbild

Individuell – inkrementell – industriell

Herstellung individuell geformter (Dick-) Blechbauteile mithilfe modifizierter Werkzeugmaschinen

Die heutige Produktionstechnik ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Unternehmensstrategien – insbesondere in den Hochlohnländern – immer mehr an den Wünschen der Kunden orientieren. Dies bedeutet, dass die Kunden in den Produktherstellungsprozess einbezogen werden müssen und ihre Produkte nach ihren individuellen Wünschen und Bedürfnissen zusammenstellen können (u. a. Farbe, Ausstattung, Form). Das stellt eine extreme organisatorische, aber auch fertigungstechnische Herausforderung dar.

Gerade bei der ur- und umformtechnischen Herstellung von Massenprodukten kommen meist Werkzeuge mit hohem Formspeichergrad zum Einsatz, die sehr unflexibel sind und deren Herstellung sehr aufwendig ist. Die damit einhergehenden hohen Werkzeugkosten sind nur bei hohen Stückzahlen vertretbar. Bei der Herstellung eines Werkstückes werden 100% der Werkzeugkosten auf die Werkstückkosten übertragen. Es wird also eine bestimmte Werkstückanzahl nMin benötigt, damit der Anteil der Werkzeugkosten an den Werkstückkosten akzeptabel ist.

Eine Produktindividualisierung bedeutet, dass die Stückzahlen gleicher Bauteile sinken. Ohne die Auflösung des Formspeichergrades führt dies zu einem drastischen und zudem unerwünschten Anstieg der Werkstückkosten. Um dem entgegenzuwirken, sind neue Fertigungsstrategien erforderlich.

Fertigung individueller Bauteile am Beispiel des Marxkopfes
Anwendungsfelder

Mögliche Fertigungsstrategien sind:

  • die Herstellung individueller Bauteile mittels Verfahren, die Werkzeuge mit geringen Formspeichergrad nutzen (bspw. die inkrementelle Blechumformung, Drückwalzen, u. a.),
  • Reduzierung der Werkzeugkosten durch die Anwendung alternativer, energie- und ressourceneffizienter Fertigungsstrategien und/oder
  • Einsatz modularer Werkzeugeinsätze zur Fertigung vielfältiger Produkte innerhalb eines Basiswerkzeuges (Auflösung des Formspeichergrades).

Die inkrementelle Blechumformung (IBU) ist Bestandteil zahlreicher Forschungsarbeiten. Dennoch wird sie nach dem Stand der Technik derzeit industriell nicht bzw. kaum eingesetzt. Ziel des Netzwerkes ist es, die IBU für die industrielle Anwendung zu entwickeln und einem breiten Markt zugänglich zu machen. Hierfür müssen den potenziellen Nutzern zunächst die neuen und vielfältigen Möglichkeiten aufgezeigt werden, die hinter dieser Technologie stecken. Damit verbunden sind produktspezifische Anpassungen entlang der Fertigungskette, d. h. von der CAD-basierten Produktentwicklung, der Herstellung der Bauteilform mittels der inkrementellen Blechumformung bis hin zum Beschnitt, Nachbehandlung und/oder -bearbeitung des Blechformteils. Damit werden neue Anwendungsfelder für den Einsatz der IBU erschlossen.

Markt

Wie oben bereits erwähnt, ist ein zunehmender Trend zur Individualisierung bzw. zur Personalisierung von Produkten deutlich spürbar. Gerade im Bereich des Personenschutzes oder der Medizintechnik existieren Anwendungen, die die Einzelteilfertigung erfordern. Dies führt dazu, dass die Herstellung eines komplexen Umformwerkzeuges, das vollständig die Geometrie des herzustellenden Produktes beinhaltet, nicht mehr sinnvoll ist. Anwendungen, bei denen lediglich die Herstellung eines Werkstückes notwendig ist wie bei Prototypen, erfordern meist sehr zeitaufwendige und kostenintensive Fertigungsprozesse (Handarbeit). Für derartige Prozesse sollen auf Basis der inkrementellen Blechumformverfahren neue Fertigungsstrategien erarbeitet werden, die für kleine bis mittlere Stückzahlen mit einem akzeptablen Kosten-, Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden sind. Die Abbildung oben zeigt eine Übersicht, in welchen Endmärkten die Technologie eingesetzt werden kann.

Copyright 2020 Professur Umformendes Formgeben und Fügen - TU Chemnitz