Hajo Wiemer

Reproduzierbare Fertigung in innovativen Prozessketten

Kurzfassung Innovative Prozessketten sind vor allem dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund der Neuartigkeit von Verfahren, Werkstoffen und Fertigungsmittel nicht ausreichend Erfahrungen vorliegen, um die Reproduzierbarkeit der Fertigung absichern zu können. Um dennoch kurze Inbetriebnahmezeiten bei innovativen Prozessen zu ermöglichen, werden neuartige Analysemethoden benötigt, mit denen dafür hinreichend Prozesskenntnis erlangt werden kann. Nach der Postulierung der Anforderungen an die benötigten, neuen Analysemethoden und der Erläuterung der zugrunde liegenden Ansätze im ersten Teil der Veröffentlichungsreihe berichtet dieser Teil von der Konzeption des Beschreibungs- und Analysetools. Im dritten Teil werden Anwendungserfahrungen und -beispiele behandelt.

Reproduzierbare Fertigung in innovativen Prozessketten: Besonderheiten innovativer Prozessketten und methodische Ansätze für ihre Beschreibung, Analyse und Führung (Teil 1)

Kurzfassung Innovative Prozessketten sind vor allem dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund der Neuartigkeit von Verfahren, Werkstoffen und Fertigungsmittel nicht ausreichend Erfahrungen vorliegen, um die Reproduzierbarkeit der Fertigung absichern zu können. Um dennoch kurze Inbetriebnahmezeiten bei innovativen Prozessen zu ermöglichen, werden neuartige Analysemethoden benötigt, mit denen hinreichend Prozesskenntnisse erlangt werden können. Der Beitrag charakterisiert in diesem ersten Teil der Publikationsreihe die Besonderheiten innovativer Prozessketten, definiert die Bedingungen für eine reproduzierbare Fertigung, leitet Anforderungen für die benötigten, neuen Analysemethoden ab und erläutert die zugrunde liegenden entwickelten Ansätze.

Analysis of servo-mechanic drive concepts for forming presses

Recent developments in press technology resulted in the invention of the servo-screw press. The still limited knowledge for presses using this new actuation system gives reason to analyze this machine concept. The article discusses the application of virtual analyzing methods applied to characterize these newer developments in metal forming press technology. The dynamic behavior of servo-screw presses is analyzed by means of single component models as well as models of the whole machine structure. Based on these simulations, application fields for this new generation of presses, are estimated. Furthermore, the suitability of static dimensioning methods for machines applied to high dynamic processes is investigated.

Simulation des Blechumformprozesses

Kurzfassung Die FEM-Simulation des Umformprozesses ist ein in der industriellen Praxis eingeführtes Instrument zur Machbarkeitsanalyse und zur Methodenplanung des Herstellprozesses und bildet die Grundlage für die Werkzeugkonstruktion. Obwohl die Maschine den Umformprozess nachweislich sehr stark beeinflusst, bleiben ihre Einflüsse in der Umformprozesssimulation bisher unberücksichtigt. Resultat dieser möglicherweise zu starken Modellvereinfachung sind hohe Aufwendungen für die Einarbeitung der Werkzeuge sowohl beim Serienanlauf auf speziellen Einarbeitungspressen als auch beim Umsetzen der Werkzeuge auf Produktionspressen. Dieser Artikel demonstriert Möglichkeiten, Maschineneinflüsse auf den Umformprozess mit bereits verfügbaren Mitteln zu simulieren.

The advanced forming process model including the elastic effects of the forming press and tool

This article addresses process, stamping, and manufacturing engineers, as well as tool designers (prototype and series production tools), and press shop planners in the range of metal forming. The paper deals with methods of modelling and simulating the metal forming process and their application in product design, production, and forming process planning. In models usually applied major effects on the forming process are neglected. For instance, the elastic behaviour of presses and die tools is not considered in process and tool planning. Thus, reworking of tools is a consequence of this model oversimplification. The paper illustrates how interactions between forming press, tool and metal forming process can be modelled by enhancing conventional FE models. Several examples demonstrate the information value of the Advanced Forming Process Model (AFPM).

Modellierung der Prozesskette für textilverstärkte Verbund-Bauteile

Kurzfassung Textilverstärkte Verbundwerkstoffe erlangen auf Grund der funktionsgerecht gestaltbaren Werkstoffeigenschaften für Leichtbau-Konzepte zunehmend Bedeutung. Die gezielte und reproduzierbare Einstellung der Werkstoffeigenschaften erweist sich als eine komplexe Aufgabenstellung, da vielfältige Einflüsse aus dem Verhalten des Verbundwerkstoffes, der Maschinen und Werkzeuge sowie der im Herstellprozess eingestellten technologischen Größen wirken. Die Planung des Herstellprozesses mit isolierter Betrachtung der einzelnen Prozessschritte und auf der Grundlage erfahrungsbasierter Regeln ist daher nicht zielführend. Neue, den komplexen Anforderungen genügende Auslegungswerkzeuge sind dringend erforderlich. Der Beitrag beschreibt die Anforderungen an ein Werkzeug für die Planung des technisch-technologischen Prozesses für die Herstellung textilverstärkter Verbund-Bauteile am Beispiel des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereiches SFB 639.

Reduzierung thermisch bedingter Verlagerungen des TCP von spanenden Werkzeugmaschinen

Kurzfassung Thermische Einflüsse auf die Arbeitsgenauigkeit und Produktivität rücken zunehmend in den Mittelpunkt bei der weiteren Steigerung der Leistungsfähigkeit von spanenden Werkzeugmaschinen. Der SFB/Transregio 96 forscht zu unterschiedlichen Möglichkeiten der thermo-energetischen Gestaltung und des Betriebs von Werkzeugmaschinen. Die verschiedenartigen Lösungen müssen hinsichtlich des erforderlichen Aufwands und des erreichbaren Nutzens vergleichend bewertet werden, um ihre Eignung für ausgewählte Anwendungsfälle darstellen zu können.

Prüfwerkstück zum Nachweis von thermisch bedingten Verlagerungen an Fräsmaschinen

Kurzfassung Die Steigerung der installierten Antriebsleistung ist ein typisches Mittel zur Erhöhung der Produktivität von Werkzeugmaschinen (WZM). Daraus ergeben sich aber auch größere Verlustleistungen, welche wiederum zu steigenden thermisch bedingten Verlagerungen an WZM führen. Um das Niveau der Arbeitsgenauigkeit trotzdem zu halten oder diese sogar zu erhöhen, werden im SFB Transregio 96 Verfahren zur Kompensation und zur Korrektur thermisch bedingter Verlagerungen erarbeitet. Für die Bewertung ihrer Wirksamkeit wurde ein Prüfwerkstück mit Erwärmungsstrategie entwickelt, in das thermisch bedingte Verlagerungen von WZM abgebildet werden können. In diesem Beitrag werden Konzept, Anwendung und erste Ergebnisse vorgestellt.

Advanced Forming Process Model - AFPM

This chapter discusses methods of modeling and simulating metal forming processes and explains their application in product design, production and process planning. In today’s Finite Element (FE)-based forming analysis, major effects on the forming process are being neglected. Based on the analysis of the elastostatic press and tool properties, a conventional FE process model was extended with the most dominant elastostatic influences. It is shown that complex elastic systems, such as die cushions and tool guidance, are quite easily implemented in FE process simulations by using discrete elements and other reduction methods, recently introduced in commercial simulation software. The benefit of the Advanced Forming Process Model (AFPM) is demonstrated by an experimental verification. Servo mechanical presses enable the manufacturers to establish high-speed processes in sheet metal forming. There, the dynamic press behavior has a much larger influence on the forming process than it has in the relatively static conventional deep drawing. As an example, a highly dynamic forming process is simulated and explained in the following.

Unterstützung der Entwicklung innovativer Technologien

Kurzfassung Innovative Technologien stellen auf Grund der Neuartigkeit von Verfahren, Werkstoffen und Fertigungsmitteln und der dadurch fehlenden Erfahrungen eine große Herausforderung sowohl hinsichtlich einer schnellen Inbetriebnahme als auch der Absicherung der Reproduzierbarkeit in der Produktionsanwendung dar. Der Beitrag zeigt am Beispiel der Herstellung eines glasfaserverstärkten Thermoplastverbunds eine neuartige Methode, die hilft, dafür hinreichende Prozesskenntnisse zu erlangen. Neben methodischen Grundlagen werden auch erste Anwendungserfahrungen zu einem unterstützenden Beschreibungs- und Analysetool behandelt.