Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg



Herstellung komplexer fließgepresster Funktionselemente an Blechen (TR73, A2)



Projektstatus: laufend

Mitarbeiter


Im Rahmen des Teilprojekts A2 wird das Ziel verfolgt, komplexe, anwendungs- und beanspruchungsangepasste Funktions- und Strukturbauteile aus Feinblech mit Hilfe möglichst kurzer Prozessketten durch Fließpressen herzustellen. In der aktuell laufenden zweiten Projektphase wird untersucht, ob die bisherigen Ergebnisse aus Versuchen mit geometrisch identischen Funktionselementen auch auf Elementkombinationen verschiedenster geometrischer Gestalt angewendet werden können. Wie aus der unten stehenden Abbildung ersichtlich wird, treten unterschiedliche Formfüllungen auf, die direkt von der Wahl und Anordnung der Kavitäten abhängig sind. Im weiteren Projektverlauf wurden daher Strategien entwickelt, um den Werkstofffluss während der Umformung zielgerichtet zu beeinflussen und eine funktionsgerechte Ausformung der Elemente zu gewährleisten. Anhand numerischer und experimenteller Versuche wurde hierbei die Wirksamkeit einer Stoffflusssteuerung durch Tailored Blanks und Tailored Surfaces nachgewiesen.

 A2 2014

Formfüllung der Kavität eines Fließpressprozesses bei Verwendung geometrisch unterschiedlicher Formelemente

 

Aus den typischerweise hohen Kontaktflächen zwischen Werkzeug und Werkstück resultiert eine Werkzeugbelastung die konventionelle Werkstoffe und Armierungssysteme an ihre Grenzen bringt. Durch die Weiterentwicklung der Werkzeugtechnik sollen daher die auftretenden Prozesskräfte beherrschbar und die Zuverlässigkeit und Standzeit der Werkzeuge erhöht werden. Hierfür wurde zunächst eine Analyse der Werkzeugbeanspruchung durchgeführt und wesentliche Einflussgrößen bestimmt. Die Untersuchung konnte nachweisen, dass die Werkzeugbeanspruchungen von der geometrischen Gestalt der Formelementkavitäten und deren Anordnung abhängig sind. Anhand der Ergebnisse wurde eine beanspruchungsgerechte Werkzeugauslegung für beide Prozesstypen ermöglicht. Zur weiteren Steigerung der Werkzeugbeanspruchbarkeit wurden alternative unrunde Armierungssysteme erprobt, die die Einstellung einer zielgerichteten Armierungswirkung ermöglichen, um den asymmetrischen Belastungen bei der Ausformung ungleichartiger Funktionselemente entgegenzuwirken. Daneben wird die Charakterisierung der Dauerfestigkeit von höchstfesten Werkzeugstählen erforscht, um genauere Aussagen hinsichtlich der ertragbaren Werkzeuglasten treffen zu können und folglich die vollständige Ausnutzung des Werkstoffpotentials bei der Auslegung ermöglichen zu können.     


Dieses Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereiches Tansregio 73 zur Blechmassivumformung gefördert.

 


Forschungsgruppen


Veröffentlichungen

    2016

    • Merklein, M.; Lechner, M.; Gröbel, D.; Löffler, M.; Schneider, T.; Schulte, R.; Hildenbrand, P.:
      Innovative approaches for controlling the material flow in sheet-bulk metal forming processes.
      Manufacturing Review 3(2016)2, S. 1-17

    • Gröbel, D.; Schulte, R.; Hildenbrand, P.; Lechner, M.; Engel, U.; Sieczkarek, P.; Wernicke, S.; Gies, S.; Tekkaya, A.E.; Behrens, B.A.; Hübner, S.; Vucetic, M.; Koch, S.; Merklein, M.:
      Manufacturing of functional elements by sheet-bulk metal forming processes.
      Production Engineering: Research and Development 10(2016)1, S. 63-80

    • Andreas, K.; Henneberg, J.; Koch, J.; Merklein, M.:
      Local adjustment of surface integrity of forming tools by adaptation of tool making process.
      Procedia CIRP 45(2016), S. 339-342

    • Löffler, M.; Andreas, K.; Engel, U.; Schulte, R.; Gröbel, D.; Krebs, E.; Freiburg, D.; Biermann, D.; Stangier, D.; Tillmann, W.; Weikert, T.; Wartzack, S.; Tremmel, S.; Lucas, H.; Denkena, B.; Merklein, M.:
      Tribological measures for controlling material flow in sheet-bulk metal forming.
      Production Engineering 10(2016), S. 459-470

    2015

    • Gröbel, D.; Schneider, T.; Merklein, M.:
      Sheet-Bulk Metal Forming.
      In: Tekkaya, A.E.; Homberg, W.; Brosius, A. (Hrsg.): 60 Excellent Inventions in Metal Forming, Springer, 2015, S. 101-106

    • Gröbel, D.; Hildenbrand, P.; Engel, U.; Merklein, M.:
      Influence of tailored blanks on forming of cold forged functional elements in a sheet bulk metal forming process.
      In: Stahl-Institut VDEh (Hrsg.): Proceedings METEC & 2nd ESTAT, 2015, auf CD veröffentlicht

    • Löffler, M.; Gröbel, D.; Engel, U.; Andreas, K.; Merklein, M.:
      Analysis of Effectiveness of Locally Adapted Tribological Conditions for Improving Product Quality in Sheet-Bulk Metal Forming.
      Applied Mechanics and Materials 794(2015), S. 81-88

    • Merklein, M.; Gröbel, D.; Löffler, M.; Schneider, T.; Hildenbrand, P.:
      Sheet-bulk metal forming – forming of functional components from sheet metals.
      In: Y. Qin, T.A. Dean, J. Lin, S.J. Yuan, F. Vollertsen (Hrsg.): Proceedings of the 4th International Conference on New Forming Technology, MATEC Web of Conferences, 2015, S. 01001 1-12

    2014

    • Merklein, M.; Schneider, T.; Gröbel, D.; Nürnberger, F.:
      Blechmassivumformung – vom Halbzeug zum Funktionsbauteil.
      In: Behrens, B. A. (Hrsg.): 21. Umformtechnisches Kolloquium Hannover, Industrie und Wissenschaft – Gemeinsam die Zukunft gestalten, 2014, S. 265-280

    • Merklein, M.; Andreas, K.; Gröbel, D.; Hildenbrand, P.; Müller, M.; Noneder, J.; Zimmermann, A.; Schneider, T.; Vierzigmann, U.:
      Potenziale und Grenzen der Simulation in der Fertigungstechnik.
      In: simufact engineering GmbH (Hrsg.): Tagungsband 15. RoundTable - Simulating Manufacturing, ISBN: 978-3-9813814-3-6, 2014, S. 1-38

    • Gröbel, D.; Koch, J.; Vierzigmann, U.; Engel, U.; Merklein, M.:
      Investigations and approaches on material flow of non-uniform arranged cavities in sheet bulk metal forming processes.
      Procedia Engineering 81(2014), S. 401-406

    2013

    • Koch, J.; Merklein, M.:
      Cold forging of closely-tolerated functional components out of blanks – possibilities of the new process class sheet-bulk metal forming.
      In: Ishikawa, T. (Hrsg.): Proc. 6th JSTP Int. Seminar Precision Forging, 2013, S. 109-112

    • Vierzigmann, U.; Schneider, T.; Koch, J.; Gröbel, D.; Merklein, M.; Engel, U.; Hense, R.; Biermann, D.; Krebs, P.; Kersting, P.; Henning, L.; Denkena, B.; Herper, J.; Tillmann, W.:
      Untersuchungen von Tailored Surfaces für die Blechmassivumformung mittels angepasstem Ringstauchversuch.
      In: Merklein, M.; Behrens, B. A., Tekkaya, A. E. (Hrsg.): 2. Workshop Blechmassivumformung, Meisenbach, 2013, S. 137-162

    2012

    • Hetzner, H.; Koch, J.; Tremmel, S.; Wartack, S.; Merklein, M.:
      Improved Sheet Bulk Metal Forming Processes by Local Adjustment of Tribological Properties.
      J. Manufacturing Science and Engineering 133(2012)6, S. 61011_1-11

    • Vierzigmann, U.; Koch, J.; Merklein, M.; Engel, U.:
      Material Flow in Sheet-Bulk Metal Forming.
      Key Eng. Mater. 504-506 (2012), S. 1035-1040

    • Merklein, M.; Opel, S.; Schneider, T.; Koch, J.:
      Überblick der Blechmassivumformung.
      Umformtechnik 1(2012)3, S. 42-43

    2011

    • Merklein, M.; Koch, J.; Opel, S.; Schneider, T.:
      Fundamental investigations on the material flow at combined sheet and bulk metal forming processes.
      CIRP Annals - Manufacturing Technology 60(2011)1, S. 283-286

    • Merklein, M.; Tekkaya, A.E.; Brosius, A.; Opel, S.; Koch, J.:
      Overview on sheet-bulk metal forming processes.
      In: G. Hirt, A.E. Tekkaya (Hrsg.): Proceedings ICTP 2011, 2011, S. 1109-1114

    • Schaper, M.; Lizunkova, Y.; Vucetic, M.; Hetzner, H.; Schneider, T.; Plugge, B.; Koch, J.; Opel, S.:
      Sheet-bulk metal forming a new process for the production of sheet metal parts with functional components.
      Metallurgical and Mining Industry 3(2011)7, S. 53-58

    • Biermann, D.; Merklein, M.; Engel, U.; Tillmann, W. ; Surmann, T. ; Hense, R.; Herper, J. ; Koch, J.; Krebs, E. ; Vierzigmann, U.:
      Umformwerkzeuge in der Blechmassivumformung.
      In: Merklein, M.; Bach, Fr.-W.; Tekkaya, A. E. (Hrsg.): 1. Workshop Blechmassivumformung, Meisenbach, 2011, S. 119-138

    2010

    • Merklein, M.; Koch, J.; Schneider, T.; Opel, S.; Vierzigmann, U.:
      Manufacturing of Complex Functional Components with Variants by Using a new Metal Forming Process – Sheet-Bulk Metal Forming.
      International Journal of Material Forming 3 (2010), S. 347-350

    Letztes Update: 31.01.2017