nische, thermische und maschinentechnische Grenzen: Die geometrischen Grenzen betreffen die freie Knicklänge beim Stauchen, für die gilt: L1/D0 < 2,5. Diese Grenze sollte aus Stabilitätsgründen nicht überschritten werden. Unabhängig von dieser geometrischen Stabilitätsgrenze gibt es eine umformtechnische Grenze, die das Verhältnis von nutzbarer gestauchter Länge zum Ausgangsdurchmesser (LS/D0) und somit die erreichbare Massenanhäufung beim Stauchen beschreibt (Bild 4). Dieses Verhältnis wird durch die Qualität der Stauchgeometrie und des Faserverlaufs sowie durch den Verfahrweg und den Einbauraum der Umformmaschine begrenzt. Eine thermische Grenze resultiert daraus, dass das Bauteil nach erfolgter Massenvorverteilung eine untere Temperaturgrenze nicht unterschreiten darf. Der Temperaturabfall wird im Wesentlichen durch die kumulierte Druckberührzeit, die Anzahl Umformstufen und die Taktzeit bestimmt. Weitere Grenzen ergeben sich verfahrensbedingt für das Verhältnis erforderliche Stablänge zu Anzahl der Massenanhäufungen und erreichbare Geometrie L1/D1 der Massenanhäufungen. Unter Beachtung der beschriebenen Verfahrensgrenzen wurden durch analytisch beschreibbare Zusammenhänge und mit Hilfe von Simulationsrechnungen Arbeitskennfelder erstellt. Anhand der Arbeitskennfelder kann 40 SchmiedeJOURNAL September 2015 für eine vorgegebene Massenverteilung geprüft werden, ob und unter welchen Bedingungen die Herstellung mit dem FlexiMat-Konzept möglich und sinnvoll ist. Maschinenkonzept In Zusammenarbeit mit einem Maschinenhersteller als Kooperationspartner wurde basierend auf den technologischen Untersuchungsergebnissen ein Maschinenkonzept erarbeitet, welches aus einer konventionellen servohydraulischen Presse mit zusätzlichen horizontalen hydraulischen Stauchzylindern besteht. Es sind drei Umformstufen vorgesehen, der Teiletransport erfolgt durch eine im Rahmen des Projekts konzipierte Transporteinrichtung, die sowohl eine Einzelbelegung (Umformung nur in einer Stufe) als auch eine Mehrfachbelegung (Umformung in bis zu drei Stufen gleichzeitig) ermöglicht (Bild 5). Fachbeiträge Bild 5: FlexiMat Maschinenlayout. Bild 6: Szenario für die wirtschaftliche Gesamtbewertung. Bild 4: Nutzbare Stauchlänge. Bild 7: Gesamteinsparung bei gleicher Stückzahl und zwei- beziehungsweise dreischichtiger Auslastung. Bilder: Autoren
SchmiedeJOURNAL September 2015 002
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