Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Berührungslose Formgebung mit Laserstrahlung



Datum: 26.07.1996


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. M . Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. habil. G. Kuhn

In Abhängigkeit der Bearbeitungsparameter treten beim Umformen von Blechen mit thermischen Spannungen drei unterschiedliche Mechanismen auf, die konkave und konvexe Biegungen sowie Stauchungen in der Blechebene ermöglichen. Die Entwicklung geeigneter FEM-Modelle und ihre systematische Validierung durch entsprechende Experimente verbessert das Prozeßverständnis insbesondere durch die Berechnung experimentell nicht meßbarer Größen, wie z. B. Dehnungsverteilungen. Beim Temperatur-Gradienten-Mechanismus (TGM) nutzt man den Temperaturunterschied zwischen bestrahlter und unbestrahlter Blechseite zur Erzeugung einer konkaven Biegung. Zum hochgenauen Biegen mit dem TGM wurde ein Regelkreis aufgebaut, der das inkrementelle Erzeugen beliebiger Endwinkel ermöglicht. Ein grundsätzlich anderer Biegemechanismus tritt bei hinreichend langer Bestrahlungszeit und kleinem Temperaturgradienten auf. Wenn die bestrahlte Zone groß im Verhältnis zur Blechdicke ist, führen die thermisch induzierten Druckspannungen zum Ausknicken der erwärmten Zone. Dieser Knickmechanismus ermöglicht konkave und konvexe Biegungen. Der dritte Mechanismus ermöglicht die Herstellung räumlich gekrümmter Strukturen. Hier wird das Material in der ganzen Dicke gestaucht und somit quer zur Vorschubrichtung verkürzt. Die Berechenbarkeit dieser Vorgänge durch analytische und numerische Modelle erfüllt eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz des Laserstrahlumformens als präzises, serientaugliches Richtverfahren und zur Herstellung von Funktionsprototypen.