Erweiterung der Verfahrensgrenzen des Clinchens durch Voreinprägen

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V41-Kraus


Kernthesen

  • Ermöglicht eine flexible Steuerung des Verhältnisses Hinterschnitt zu Halsdicke
  • Steigert die Anzahl möglicher Fügeteilkombinationen, die mit einem einzigen Werkzeugsatz fügbar sind
  • Ist in den kleinen Bauraum eines Clinchwerkzeuges integrierbar

Zusammenfassung

Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung und Auslegung eines neuartigen Stempels, der das Voreinprägen eines Stempelabsatzes ermöglicht. Diese Umformung soll den weiteren Fügeprozess und die Zielgrößen am Ende des Fügevorgangs positiv beeinflussen, beispielsweise durch die gezielte Einstellung einer Halsdicke oder eines Hinterschnittwertes.

In der vorliegenden Studie wurden 100 Variationen je Matrizendurchmesser simuliert, wobei der Matrizendurchmesser konstant gehalten und die Parameter Stempeldurchmesser, Stempelkantenradius, Stempelstirnwinkel, Matrizentiefe und Matrizenwinkel variiert wurden. Zur Bewertung der einzelnen Designs (Parameterkonfigurationen) wurden die Ergebnisgrößen Halsfläche (Atn) und Hinterschnittfläche (Af) herangezogen, da diese direkt mit der Festigkeit der Verbindung korrelieren.

Weitere ermittelte Ergebnisgrößen umfassten die Bodendicken der Einzelbleche, die Werkzeugkräfte aller Einzelkomponenten sowie deren Vorschubwege. Die Studie zeigt, dass der Lösungsraum mittels Voreinprägen zwar nicht signifikant vergrößert werden kann. Jedoch kann durch das Voreinprägen der gesamte Lösungsraum mit einem Werkzeugdesign abgedeckt werden.

Erste Werkzeugkonzepte zeigen mögliche Wirkprinzipien zur Integration des Voreinprägens in Fügeanlagen.


Darstellung des Nutzens für KMU

KMU profitieren von neuem Basiswissen in der Clinchtechnologie, was ihre Wettbewerbsfähigkeit in verschiedenen Branchen stärkt. Optimierte Werkzeuge und deren Wirkzusammenhänge reduzieren den Implementierungsaufwand und steigern die Effizienz.

Die Erweiterung der Fügeteilkombinationen, die ohne einen Werkzeugwechsel fügbar sind, kann den Aufwand für das mechanische Fügen insgesamt reduzieren und macht das Verfahren flexibler im Vergleich zu konventionellen Werkzeugkonzepten.

Das Projekt schafft zudem die Grundlage für ein adaptives Fügesystem. Die entwickelten Methoden zur Auslegung des Fügeprozesses und Identifizierung von Lösungsräumen unterstützen die Unternehmen zudem bei der Entwicklung kommerzieller Simulations- und Optimierungssoftware.


Projekt

IGF 01IF22329N - EFB 05/119 – Laufzeit 01.06.2022-30.11.2024


Referent: Dipl.-Ing. Thomas Kropp, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Dresden

 


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