Browsing by Author "Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c., MBA)"

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Verfahrensentwicklung adaptiver Steuerstrategien für den Scherschneidprozess
(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2025) Nießner, Stephan; Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c., MBA)
Die Herstellung von Stanzteilen aus Blech unterliegt diversen Einflussgrößen und ist bei metallischen Werkstoffen durch Fließbewegungen in der Gitterstruktur und die damit verbundene inhomogene Spannungsverteilung in Blechdickenrichtung gekennzeichnet. Zur Wiederherstellung des Spannungsgleichgewichts im Blechteil verschiebt sich nach dem Stanzprozess die verbleibende Spannungsverteilung im verbleibenden Bauteilvolumen. Der Eigenspannungsausgleich im Bauteil ist mit Dehnungs- und Verformungsvorgängen verbunden, die anschließend u. a. als Ebenheitsabweichung an dem fertigen Stanzteil sichtbar werden. In der Praxis treten Prozessstörungen, z. B. in Form von Veränderungen im Blechband oder an den Werkzeugschneiden, nicht singulär, sondern gleichzeitig auf und wirken sich unmittelbar auf die Spannungsverteilungen im Blechbauteil aus. Die daraus resultierenden Ebenheitsabweichungen an den gestanzten Blechteilen treten daher in ihrer phänomenologischen Ausprägung scheinbar zufällig über den Herstellungsprozess auf. Bis heute ist in der Blechumformung kein Verfahren bekannt, mit dem die Ebenheitsabweichung, die in dieser Arbeit als ‚Tellerbildung‘ bezeichnet wird, im Herstellungsprozess von mehrfach gelochten Stanzteilen dauerhaft und reproduzierbar eingehalten werden kann. Diese Arbeit befasst sich primär mit der Entwicklung von prozessspezifischer Wirkmechanismen zur Vermeidung von Ebenheitsabweichungen an mehrfach gelochten Stanzteilen. Die darin vorgestellte Strategie zur Vermeidung solcher Maßabweichungen von Blechteilen in Form einer adaptiven Prozesssteuerung basiert auf der Hypothese, dass die Stanzmaschine in jedem Stanzprozess als universelle Werkzeug-, aber auch als Materialcharakterisierungsmaschine angesehen werden kann. Mit dieser Annahme wird behauptet, dass in den Prozesssignalen jedes Schneidvorgangs alle relevanten Informationen über den ablaufenden Prozess enthalten sind. Daher wird zunächst ein Konzept zur prozesssignalbasierten Identifizierung der Einflussgrößen auf die ‚Tellerbildung‘ entwickelt. Somit können Veränderungen von Materialeigenschaften sowie Verschleißeffekte an den beiden Werkzeugschneiden prozesssignalbasiert und unabhängig voneinander analysiert und bewertet werden. Darauf aufbauend wird im nächsten Schritt das Kompensationsscheiden als adaptives Korrekturverfahren eingeführt, um einen prozessspezifischen Kompensationsmechanismus zur Vermeidung von Ebenheitsabweichungen an mehrfach gelochten Blechteilen zu realisieren. Bei dieser Verfahrensentwicklung wird ein Kompensationsmechanismus realisiert, der sich an Veränderungen im Material und an den Verschleißeffekten der Stanzwerkzeuge anpassen lässt. Zuletzt wird das adaptive Steuerungssystem als modulare Ablaufsequenz in einer lauffähigen Softwareumgebung umgesetzt, so dass es als Programm maschinennah ausgeführt werden kann. Die empirischen Ergebnisse zeigen, dass mit dem entwickelten adaptiven Steuersystem die Ebenheitsabweichung von mehrfach gelochten Platinen deutlich reduziert werden kann.