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Strömungsbeeinflusstes
Innenhochdruck-Umformen
Kaum Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück
Leichtbau bedeutet einen gezielten Materialeinsatz: nur so viel
soll aufgewendet werden, dass die Höchstbelastung aufgewogen
wird, und das nur dort, wo es für die Konstruktion unerlässlich
ist. Interessante Möglichkeiten dazu bietet das Innenhochdruck-Umformen,
ein Verfahren, das noch sehr entwicklungsfähig ist. Die Deutsche
Forschungsgemeinschaft hat an der Universität Erlangen-Nürnberg
ein Projekt am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie von Prof.
Dr.-Ing. Manfred Geiger bewilligt, das die bisherigen Grenzen dieses
Produktionsverfahrens erweitern soll. Dipl.-Ing. Paolo Dal Bó
setzt dazu beim Umformen von Rohren die Strömung einer hochviskosen
Flüssigkeit ein.
Die Innenhochdruck-Umformung
verspricht Bauteile in verbesserter Qualität, die zudem sehr
kostengünstig sind und eine höhere Steifigkeit aufweisen.
Im Fertigungsprozess kann Material auf diesem Weg teils gezielt
angehäuft und an anderer Stelle je nach Vorgabe reduziert werden.
Beim Umformen von langen und komplexen Rohren stößt das
Verfahren jedoch derzeit an seine Grenzen. Aufgrund der Reibung
zwischen Werkzeug und Werkstück wird ab einer bestimmten kritischen
Länge der Führungszone (vgl. Abb.1) kein weiteres Material
in die Aufweitzone des Rohres nachgeschoben. Stattdessen kommt es
lediglich zum Aufstauchen in der Führungszone.
Ein hochviskoses,
also äußerst zähflüssiges Medium soll die Reibung
auf ein Minimum beschränken. Mit Hilfe der Strömung dieser
Flüssigkeit wird der Spannungszustand entlang der Werkstoffoberfläche
so beeinflusst, dass sich die Formgebungsgrenzen für Rohre
erweitern. Das viskose Medium fließt entlang der Außenoberfläche
eines Rohres durch Kanäle, die in das Werkzeug eingearbeitet
sind. Auf diese Weise können axiale, quer zur Rohrlänge
verlaufende Schubspannungen in das Werkstück eingeleitet werden,
was den Materialfluss in Richtung der Aufweitzone unterstützt.
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Abb.
1: Schematische Darstellung der Effekte der Strömung einer
viskosen Flüssigkeit beim Innenhochdruck-Umformen von Rohren.
Abbildungen: Lehrstuhl für Fertigungstechnologie |
Abb. 2: Hochviskoses Verhalten des Mediums, das im Umformprozess
eingesetzt wird. |
Über
den Verlauf des Umformprozesses unter solchen Bedingungen ist
noch wenig bekannt, so dass diese innovative Technologie in
der Industrie bisher nicht verwendet werden konnte. Das Forschungsprojekt
am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie soll die Wissenslücken
schließen. Parallel dazu wird nach dem Medium gesucht,
das für diesen Zweck am besten |
geeignet
ist. Die Flüssigkeit muss gleichermaßen Anforderungen
an Hochviskosität und Wirtschaftlichkeit erfüllen
und in der Industrieproduktion einsetzbar sein.
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Die Deutsche
Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt „Strömungsbeeinflusstes
Innenhochdruck-Umformen von Rohren“ für zwei Jahre. Am
Erlanger Lehrstuhl für Fertigungstechnologie wird der Entwicklung
von Produktionsverfahren für den Leichtbau besondere Aufmerksamkeit
geschenkt. Mehrere Untersuchungen zu dieser Thematik sind derzeit
in Arbeit. Insbesondere in der Fahrzeugproduktion werden Leichtbaukonstruktionen,
die den Kraftstoffverbrauch niedrig halten, künftig den Vorrang
haben.
Weitere Informationen
Prof. Dr.-Ing.
Manfred Geiger
Tel.: 09131/85 -27140
Dipl.-Ing. Paolo Dal Bó
Tel.: 09131/85 -28317
p.dalbo@lft.uni-erlangen.de
Lehrstuhl für Fertigungstechnologie
www.lft.uni-erlangen.de |