Engel, Bernd
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Engel, Bernd
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Publication Access status: Open Access , Bedeutung der Maschinensteifigkeit für die Auslegung von Formspannbacken beim RotationszugbiegenFormspannbacken werden beim Rotationszugbiegen erforderlich, wenn der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Biegungen kleiner ist als die prozessbedingt notwendige Klemmlänge. Ihre Wirkflächen müssen dabei die Geometrie der vorherigen Biegung teilweise oder vollständig aufnehmen. In der Praxis weicht die reale Biegegeometrie häufig von der CAD-Geometrie ab, sodass letztere nur eingeschränkt zur Auslegung der Wirkflächen herangezogen werden kann. Diese Abweichungen entstehen, weil deterministische und stochastische Einflussgrößen des Prozesses bei der Konstruktion unberücksichtigt bleiben. Eine der dominierenden deterministischen Einflussgrößen ist die Steifigkeit der Biegemaschine, welche die Positionen und Ausrichtungen der Werkzeugelemente unter Last bestimmt. Eine Literaturrecherche zeigt die Sensitivität des Rotationszugbiegens gegenüber einer Verlagerung der Werkzeuge. Anhand des Maschinenaufbaus einer Biegemaschine gemäß VDI 3432 werden die Maschinenkomponenten einer Biegemaschine identifiziert, die maßgeblich die Verlagerung ausgewählter Werkzeugelemente beeinflussen. Die Verlagerungen der identifizierten Maschinenkomponenten unter Last werden mit dem optischen Messsystem Zeiss Aramis mittels prozessnaher Lastfälle vermessen.Source Type:InProceedings6 9 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Beeinflussung der Umformzone durch segmentierte Niederhalter beim inkrementellen ProfilbiegenDie Industrie befindet sich im Wandel. Sinkende Losgrößen bei gleichzeitig steigender Variantenvielfalt erfordern Produktionstechnologien, die eine wirtschaftliche Fertigung niedriger bis mittlerer Stückzahlen ermöglichen. Parallel dazu stellt die Transformation der Mobilität, insbesondere der Übergang vom Verbrennungs- zum Elektroantrieb, die Automobilindustrie vor zusätzliche Herausforderungen bei der Entwicklung und Fertigung neuer Crashstrukturen und Lastpfade. Konventionelle Werkzeugtechnologien mit starren, produktspezifischen Funktionsflächen stoßen hierbei zunehmend an ihre Grenzen. Zukünftige Produktionssysteme erfordern daher flexible Fertigungsprozesse und Werkzeuge, die eine wirtschaftliche Herstellung vom Einzelteil bis hin zu mittleren Losgrößen ermöglichen und gleichzeitig eine lastorientierte Bauteilauslegung unterstützen. Das inkrementelle Schwenkbiegen (ISB) stellt in diesem Kontext ein vielversprechendes Biegeumformverfahren dar. Das Biegemoment wird hierbei reibschlüssig über die Klemmflächen des Niederhalters in das Halbzeug eingeleitet, wodurch eine hohe Flexibilität hinsichtlich der umformbaren Halbzeuggeometrien erreicht wird. Der inkrementelle Charakter des Prozesses eröffnet zudem Freiheitsgrade zur Herstellung variabler Biegeradien und -winkel. Darüber hinaus wird in diesem Beitrag anhand etablierter Analysemethoden ein Werkzeugkonzept vorgestellt, das es ermöglicht, die Verteilung der Klemmkraft durch einstellbare, segmentierte Niederhalteflächen mit vertikalem Freiheitsgrad gezielt anzupassen und dadurch die Größe und Form der Umformzone zu beeinflussen. Anschließend wird das Potenzial zur Erweiterung der Grenzen der Umformtechnik im Hinblick auf die numerisch ermittelte lokale Dehnungsverteilung durch die dynamische Be- und Entlastung der Klemmflächensegmente während der inkrementellen Umformung untersucht. Das übergeordnete Ziel der Arbeit ist die Realisierung eines prozessintegriert steuerbaren Materialflusses in der Blechumformung. Die aktive Beeinflussung der Umformzone im ISB eröffnet damit neue Möglichkeiten zur flexiblen und lastorientierten Herstellung von Strukturbauteilen, beispielsweise von Längsträgern im Fahrzeugbau, und stellt einen vielversprechenden Ansatz für die wirtschaftliche Produktion zukünftiger lasttragender Strukturelemente dar.Source Type:InProceedings5 7 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Datengestützte Umformtechnik: Künstliche Intelligenz zwischen Prozesswissen, Regelung und ProduktionsrealitätWith the 7th Biegeforum, the Chair of Forming Technology at the University of Siegen once again offers researchers the opportunity to present their topics and findings to a specialist audience from industry and academia. This conference volume brings together current research findings and innovative developments in forming technology, highlighting the broad scope of the research field. The Biegeforum thus underscores its role as a key platform for exchange between research and industry — a role it has fulfilled since its first edition in 2011.Source Type:Conference ProceedingsSeries:Forschungsberichte des Lehrstuhls für Umformtechnik3 10 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Entscheidungsfindung zur Rekonfiguration von Umformwerkzeugen mit Künstlicher Intelligenz(2026); Unsicherheiten und Störungen an Umformwerkzeugen wirken sich negativ auf die Produktion aus. Um eine robuste und flexible Produktion sicherzustellen, werden resiliente und rekonfigurierbare Fertigungssysteme benötigt. Die vorliegende Arbeit präsentiert ein bereits getestetes Vorgehen mit Fuzzy-Logik und Case-Based Reasoning (CBR) für Umformwerkzeuge, in diesem Fall ein mehrstufiges Werkzeug einer Transferpresse. Diese zugrunde liegenden Methode erkennt Fehlersituationen und schlägt dem Bediener Maßnahmen zur Rekonfiguration vor, um angemessen auf die jeweilige Situation reagieren zu können. Die Nutzung von Maschinen- und Sensordaten in Verbindung mit Expertenwissen, das beim Aufbau von Zugehörigkeitsfunktionen, Fuzzy-Regeln und Case-Based Reasoning eingesetzt wird, ermöglicht die frühzeitige Erkennung, Identifikation und Beseitigung von Fehlern im Produktionsprozess. Die Leistungsfähigkeit des Dienstes wird anhand eines Benchmarks quantifiziert.Source Type:InProceedings6 10 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , In-Prozess Verstellung von Werkzeugsegmenten bei Biegeverfahren(2026); Kinematische Biegeverfahren wie das Drei-Rollen-Schubbiegen besitzen eine inhärente Flexibilität, da mit einem einzigen Werkzeugsatz unterschiedliche Bauteilgeometrien hergestellt werden können. Werkzeuggebundene Umformverfahren wie das Rotationszugbiegen (RZB) oder das Abrollbiegen (ARB) sind diesbezüglich limitiert. Diese Formbindung ist im Hinblick auf die Flexibilität nachteilig, da eine Änderung der Bauteilgeometrie i.d.R. ein anderes Werkzeug oder Werkzeuganpassungen erfordert. Vorteile dieser industriell weit verbreiteten Biegeverfahren sind hingegen eine hohe Prozessstabilität sowie die Möglichkeit, sehr kleine Biegeverhältnisse zu realisieren. Ein Ansatz zur Flexibilisierung formgebundener Biegeverfahren bei gleichzeitiger Beibehaltung ihrer Vorteile besteht in der Verwendung segmentierter, verstellbarer Werkzeuge. Um die hierfür notwendigen großen Konturänderungen zu ermöglichen, ist einerseits eine Segmentierung der bislang geschlossenen Werkzeugwirkflächen erforderlich, wie sie aus Mehrpunkt-Umformverfahren bekannt ist, und andererseits eine gezielte, aktive (in-prozess) Verstellung dieser Segmente. Für die Entwicklung sogenannter Transformer-Werkzeuge sind insbesondere mechanistische Fragestellungen hinsichtlich der Auslegung der Segmentverstellungen zu erforschen. In diesem Beitrag wird eine simulationsgestützte Parameterstudie zur in-prozess Verstellung von segmentierten Biegewerkzeugen am Prozessbeispiel des Abrollbiegens und des Freibiegens vorgestellt. Für ausgewählte Biegeaufgaben wird der Einfluss von Segmentkinematiken unter Variation des Biege- und Wanddickenfaktors auf die resultierenden Bauteileigenschaften phänomenologisch untersucht. Der Schwerpunkt liegt insbesondere auf dem Vergleich der resultierenden Bauteileigenschaften, die mit statisch segmentierten Biegewerkzeugen erzielt werden, gegenüber jenen, die mit in-prozess verstellten segmentierten Biegewerkzeugen hergestellt werden.Source Type:InProceedings2 9 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Numerische Analyse des Rotationszugbiegens runder und quadratischer RohreDas Rotationszugbiegen (RZB) ist ein etabliertes Verfahren zur Herstellung anspruchsvoller Rohrbögen mit engen Radien und geringen Wanddicken. In dieser Arbeit wird das Biegeverhalten von Rohren mit rundem und quadratischem Querschnitt mithilfe von Simulationsmodellen auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) untersucht. Ziel ist es, Unterschiede im Biegeverhalten beider Querschnittsformen unter nahezu identischen Biegebedingungen zu analysieren, wobei ein einheitlicher Biege- und Wanddickenfaktor als Grundlage dient. Im Fokus der Untersuchung stehen die Spannungsverteilung und die Verformungsmuster während des Biegeprozesses, mit besonderem Schwerpunkt auf dem Einspannbereich. Die Ergebnisse zeigen, dass Quadratrohre, insbesondere dünnwandige, anfälliger für Faltenbildung und das Einfallen der Flanken sind. Ihre ebenen Flächen reagieren unter den entlang des Umfangs wirkenden Spannungen anders als die der Rundrohre und stehen beim Spannen nur in den Radien in Kontakt mit den Werkzeugflächen. Folglich sind die für Rundrohre entwickelten Arbeitsdiagramme nicht direkt auf Quadratrohre übertragbar. Die Resultate verdeutlichen, dass für das Rotationszugbiegen von Quadratrohren spezifische Arbeitsdiagramme und angepasste Biegeprozesse erforderlich sind.Source Type:InProceedings4 11 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Transformation im Mittelstand: Warum Künstliche Intelligenz allein keine Produktionsstrategie ist(2026)Künstliche Intelligenz (KI) gilt derzeit als zentrale Schlüsseltechnologie für die digitale Transformation industrieller Produktionssysteme. Insbesondere im Kontext von Industrie 4.0 werden datengetriebene Methoden als wesentliche Grundlage zukünftiger Produktionsstrategien diskutiert. Gleichzeitig zeigen praktische Implementierungen in der industriellen Fertigung – insbesondere im mittelständisch geprägten Umfeld der metallverarbeitenden Industrie – häufig eine geringere Wirkung als prognostiziert. Der vorliegende Beitrag argumentiert, dass diese Diskrepanz weniger aus algorithmischen Limitierungen resultiert als vielmehr aus strukturellen Eigenschaften realer Produktionssysteme. Am Beispiel der Umformtechnik wird gezeigt, dass KI-basierte Methoden nur dann substanzielle Effekte entfalten können, wenn sie auf stabilen Prozessstrukturen, standardisierten Werkzeugen und konsistenten Datensystemen aufbauen. KI ist daher nicht primär als Softwarelösung zu verstehen, sondern als Bestandteil eines umfassenden Produktionssystemprojekts. In diesem Zusammenhang wird zudem die Rolle des deutschen Produktionsmodells diskutiert, dessen Stärke in der Kombination aus qualifizierter Facharbeit und prozessphysikalischem Verständnis liegt.Source Type:InProceedings3 9 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , TubeBEND: A Real-World Dataset for Geometry Prediction in Rotary Draw BendingThis paper presents TubeBEND, a real-world dataset comprising 318 rotary tube bending processes, which were collected and sorted by experts from various fields to evaluate machine learning and signal analysis methods. The dataset addresses the industrial challenge of predicting the geometry of a first-stage bend, which can be beneficial for designing machine clamping molds for the second-stage bend in two-stage rotary draw bending. Some geometry criteria, such as the tube's final bent angle (or springback) and its cross-sectional deformation, are being recorded in this dataset. This dataset enables the development of machine learning models for geometry prediction and improved machine setup, supporting operators in reducing springback and deformation. Moreover, by recording some process parameters, such as tool movements and forces or torques applied to them, we deliver detailed information about their impacts on the final tube geometry. The focus of our work is to discover solutions that can replace traditional methods, such as trial-and-error or simulation-based predictions, by including experimental process variables in ML algorithms. Our dataset is publicly available as a benchmark to improve data-driven methods in this field at: https://github.com/zeyneddinoz/tubebend and https://zenodo.org/records/18458823.Source Type:InProceedings2 10 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Untersuchung der Werkstoffeigenschaften von kohlefaserverstärkten Rohrprofilen(2026); Umfangsgewickelte Strukturen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) werden zunehmend als tragende Strukturbauteile in Leichtbauanwendungen eingesetzt. Für eine belastbare konstruktive Auslegung solcher Strukturen sind geeignete Materialkarten für Finite-Elemente-basierte Simulationen erforderlich. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die Abbildung der richtungsabhängigen mechanischen Materialkennwerte in Abhängigkeit der Wickelparameter dar. In diesem Beitrag wird eine methodisch strukturierte Vorgehensweise zur Entwicklung einer Materialkarte exemplarisch anhand des Ringzugversuchs vorgestellt. Ausgewählte Wickelparameter werden im Rahmen eines faktoriellen Versuchsplans variiert und ihr Einfluss auf den Faservolumenanteil sowie auf die mechanischen Eigenschaften in Faserlängsrichtung untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der systematischen Auswertung der experimentell erfassten Daten unter Verwendung von Open-Source Softwarepaketen zur Datenanalyse. Der Faservolumenanteil wird anhand mikroskopischer Aufnahmen der Probenquerschnitte mittels bildbasierter Auswertung mit OpenCV bestimmt. Die mechanische Charakterisierung erfolgt durch Ringzugversuche, bei denen die Dehnungsfelder mittels digitaler Bildkorrelation erfasst und in ParaView weiterverarbeitet werden. Die numerische Abbildung erfolgt in LS-DYNA unter Verwendung des Materialmodells *MAT_ENHANCED_COMPOSITE_DAMAGE. Der dargestellte Ringzugversuch ist in ein umfassenderes Versuchsprogramm aus Zug-, und Druckbeanspruchung eingebettet und dient als repräsentatives Beispiel zur Veranschaulichung einer reproduzierbaren, Open-Source-basierten Vorgehensweise zur Datenbereitstellung für die Entwicklung von Materialkarten umfangsgewickelter CFK-Strukturen.Source Type:InProceedings5 14
