Matrizenlose Fertigung geometrisch komplexer Blechbauteile mittels roboterbasierter inkrementeller Blechumformung

Die inkrementelle Blechumformung weist ein großes Potenzial zur flexiblen und wirtschaftlichen Fertigung asymmetrischer Blechbauteile in kleinen Stückzahlen auf. Dazu verzichtet sie teilweise oder ganz auf bauteilspezifische Werkzeuge und erzeugt das vorgegebene Bauteil schrittweise mit einfachen, universellen NC geführten Werkzeugen durch wiederholte lokale Umformungen. Zu ihrer Etablierung im industriellen Umfeld müssen vorhandene Problemfelder wie beispielsweise die unzureichende Bauteilgenauigkeit und das eingeschränkte Bauteilspektrum eingehend betrachtet werden. Daher befasst sich diese Arbeit mit der Steigerung der Bauteilgenauigkeit und der Erweiterung des Bauteilspektrums hinsichtlich der Fertigung geometrisch komplexer Bauteile durch die Ausformung von Konvex/Konkav-Wechseln und die Steigerung des lokalen Flankenwinkels. Dabei verzichtet die eingesetzte Verfahrensvariante – das Roboforming – zugunsten der Flexibilität und der Wirtschaftlichkeit auf bauteilspezifische Werkzeuge. Um dennoch nahezu beliebige Geometrien direkt auf Basis eines CAD-Modells ausformen zu können, wird das Blech während der Umformung auf seiner Rückseite von einem zweiten NC gesteuerten Werkzeug unterstützt. Das zweite Werkzeug kann sowohl periphere Bereiche der Geometrie als auch den lokalen Bereich der Umformzone punktuell abstützen. Im Zuge der Steigerung der Genauigkeit wird die Stabilisierung des Bauteils und der angrenzenden freien Blechfläche durch die Integration einer Stützstruktur in das Blech betrachtet. Dies führt zu einer signifikanten Erhöhung der Genauigkeit, sodass sich diese anschließend auf dem hohen Niveau eines bauteilspezifischen Stützrahmens bewegt. Zur Steigerung der Komplexität wird das Potenzial des zweiten Umformwerkzeugs für das direkte und nachträgliche Ausformen zusätzlicher Formelemente aufgezeigt. Letzteres ermöglicht die Steigerung des lokalen Flankenwinkels bis hin zu 116° und die Umformung von Konvex/Konkav-Wechseln. Weiterhin wird der Einfluss der einzelnen Umformstrategien auf die Genauigkeit betrachtet, um dies bei der Planung der einzelnen Fertigungsschritte und ihrer Reihenfolge zur Steigerung der Genauigkeit berücksichtigen zu können. Auf diese Weise wird das Potenzial des Roboformings zur matrizenlosen Fertigung geometrisch komplexer Bauteile deutlich herausgestellt.