Engel, Bernd
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Engel, Bernd
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Publication Access status: Open Access , Alternative Werkzeugtechnik – holzbasierte Umformwerkzeuge(2023); ; Um die Flexibilität in einem Produktionszeitalter zu erhöhen, das durch Massenfertigung und Individualisierung gekennzeichnet ist, und gleichzeitig den geopolitischen Klimazielen gerecht zu werden, sind nachhaltigere Ansätze für die Blechumformung und das Profilbiegen erforderlich, die an die jeweiligen Fertigungsprozesse angepasst sind. Starre, metallbasierte Werkzeugsysteme erfordern große Material- und Energieressourcen, wenn hohe Flexibilität, kleine Losgrößen oder Individualisierung angestrebt werden. Um den Gesamtressourcenverbrauch zu reduzieren und den Klimaanforderungen gerecht zu werden, können nichtmetallische Werkzeugansätze diesen Problemen entgegenwirken und gleichzeitig Flexibilität und Individualisierung beim Profil und Rohrbiegen anstreben. Im Vergleich zu konventionellen Werkzeugansätzen auf Metallbasis können Umformwerkzeuge auf Holzbasis potenzielle Ressourceneinsparungen (z.B. CO2-Fußabdruck) ermöglichen und eine nachhaltige Werkzeugalternative für das Biegen von Rohren und Profilen darstellen. Obwohl die mechanische Leistungsfähigkeit von Holz geringer ist als die von konventionellem Werkzeugstahl, können bestimmte Umformwerkzeuge auf Holzbasis für diese Biegeanwendungen eingesetzt werden. Um Werkzeuge für die Umformung von Verbundwerkstoffen auf Holzbasis auslegen zu können, ist ein tieferes Verständnis der mechanischen Eigenschaften erforderlich. Diese Arbeit gibt einen Prozessüberblick für biobasierte Werkzeugalternativen in einer Machbarkeitsstudie für holzbasierte Werkzeugwerkstoffe, um die mechanische Leistungsfähigkeit von Metallrohren und -profilen für das Rotationsziehen und Freiformbiegen zu untersuchen. Zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit werden verschiedene Verbundstrukturen (Dicke, Orientierung, Basismaterial) und Geometrien für holzbasierte Formwerkzeuge aus Robinie (Robinia pseudoacacia) untersucht. Abschließend wird festgestellt, dass die Ergebnisse ein potenzielles Prozessfenster für holzbasierte Umformwerkzeuge zum Rohr- und Profilbiegen aufzeigen.Source Type:InProceedings7 6 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Biegen - Quo vadis(2023)Bereits seit 20 Jahren haben wir unter dem Motto „Biegen in Siegen“ der Biege-Community eine Plattform gegeben. Neben dem Austausch auf den Biegeforen haben wir einen VDI-Fachausschuss „Biegetechnik“ FA 113 initiiert, der technische Richtlinien zum Profilbiegen gemeinschaftlich erarbeitet hat. Nach Corona haben wir mit dem 6. Biegeforum ein neues Format geschaffen, in dem wir neben der Industrie nun auch den Wissenschaftlern einen eigenen Schwerpunkt am Forum gegeben haben. Wir haben hierbei einen Spagat versucht, der einerseits die Möglichkeit bietet, Forschungsinhalte zum Biegen in gebundener Form zu sammeln und andererseits die Bedürfnisse der Industrie nicht abzukoppeln. Durch die Vortragsthemen und die offensichtlich sehr enge Bindung der Forschungsthemen an die Industrie haben die Autoren schon selbst diesen Spagat erfolgreich geleistet. Ich freue mich somit, Ihnen eine Sammlung spannender und hochaktueller Forschungsergebnisse zum Biegen präsentieren zu können. (Vorwort von Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel)Source Type:InProceedings230 149 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Enabling scalable and flexible production through digital twin-based robot–machine commissioningThis paper presents a conceptual method for a digital twin–based framework for scalable, flexible robot–machine commissioning in batch production processes. Following the concept of virtual commissioning as defined in VDI 4499, this method proposes a robot-first, event-driven interaction paradigm in which a mobile manipulator initiates transportation, handling, and manipulation tasks while production machines remain in a ready state and respond to the robot's actions. The approach is validated through a proof-of-principle demonstration using a nine-degree-of-freedom mobile manipulator (SkaBot9) with an integrated shelf. The complete process logic and communication architecture are simulated and transferred to the physical system without structural changes. The results demonstrate that the proposed method supports early validation of robot–machine interaction and a potential for commissioning with flexible, mobile robot–based production systems.Source Type:InProceedings2 7 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Erhöhung der Flexibilisierung des Rotationszugbiegens mit reduzierten Werkzeugen(2023); Die Werkzeugsätze für das Rotationszugbiegen werden nach den Abmessungen der Halbzeuge und den gewünschten Biegeradien ausgelegt. Für mehr Flexibilität können die Werkzeugoberflächen geteilt und verstellbar ausgeführt werden. Ausgehend von der Verteilung der Kontaktnormalspannungen wurden in dieser Arbeit reduzierte Oberflächen abgeleitet. Der Einfluss dieser Oberflächen auf die Qualität der Bögen zeigt die technischen Möglichkeiten der Reduzierung der Werkzeuge auf.Source Type:InProceedings1 14 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Erweiterung der Prozessgrenzen für hochfestes mikrolegiertes Kaltband durch inkrementelles Profil-SchwenkbiegenMikrolegiertes Kaltband im Zugfestigkeitbereich zwischen 500 und 1000 MPa ist seit langem ein etablierter Werkstoff im Bereich automobiler Anwendungen. Die als CR500LA bis CR1000LA bezeichneten Werkstoffe werden aufgrund ihres hohen Streckgrenzenverhältnisses z.B. für Profil-Anwendungen wie Sitzschienen verwendet. Im Rahmen des hier vorgestellten Projektes wurde untersucht, in wieweit durch eine Kombination aus inkrementellem Schwenkbiegen und hochfestem mikrolegierten Kaltband die Prozessgrenzen für Stahlprofile erweitert werden können. Durch das vergleichsweise gute Lochaufweitverhältnis der mikrolegierten Sorten sind schon beim kontinuierlichen Biegen von Profilen gute Ergebnisse erzielbar. Durch die inkrementelle Verfahrensvariante und das sehr gute lokale Umformvermögen dieser Werkstoffgruppe konnten die Prozessgrenzen noch einmal erheblich erweitert werden.Source Type:InProceedings300 109 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Freiformabrollbiegen(2023); Current and future requirements for bending technology are identified and it is shown why these requirements cannot be met by current bending methods. The newly developed Free Form Unroll Bending (FFUB) is presented as a possible solution. Forming simulations are used to show that the process is, in principle, suitable for the bending of profile components. It is also shown that the process can be used to re-bend previously bent components, which is an important prerequisite for the cascading use of bent components. A process variant is presented in which the tool kinematics can be implemented using industrial robots. Due to the widespread use of industrial robots, this process variant offers a flexible and cost-effective entry into bending technology.Source Type:InProceedings1 6 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Segmentierung von Biegeformen als Grundlage für die Entwicklung von Transformer-WerkzeugenThe transformation of manufacturing technology from mass production to individualized production or individualized mass production requires agile and flexible processes on the part of forming technology. To overcome the flexibility limitations of toolbound processes, adjustable tools are needed. To this end, this paper presents a finite element (FE) simulation-based parameter study of the segmentation of bending tools in modified compression bending. The bending dies were segmented into a fixed number, and the intersegment spacing, bending factor, and wall thickness factor are varied according to a full factorial experimental design. The effect of the segmentation is investigated based on strain contours, the histories of contact pressure, the histories of the longitudinal strains at the inner and outer arcs and based on the part geometry deviations from the geometry produced by conventional closed die surfaces. The main finding is that the (negative) effect of segmentation decreases with decreasing segment space and wall thickness factor and increases with increasing bending factor. Finally, these results were discussed in the light of the subordinate objective of the research project. The results allow us to conclude that the segmentation of bending dies, even for small bending radii, is a suitable approach to flexibilize bending processes through adjustable tools, so called transformer tools.Source Type:InProceedings316 168 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , The way forward in rotary draw bending: a reviewPresently, Rotary Draw Bending (RDB) process is one of the most common tube bending techniques used in industrial production around the world. The process is executed on a specially designed machine being fitted with specific forming tools. The quality of final products in RDB largely depends on process parameters being selected by the machine operator. These process parameters are selective balance of movements and effect of forming tools on the tubes. Substantial development has been done in identification of optimum process parameters for improving the quality of bent tubes. Each process parameter has a unique and versatile effect on quality aspects like ovality, wrinkling and fracture of the tubes. This reviewbased research is focused on gathering published information on so-far identified process parameters in RDB and their eventual effect on the tube’s quality. In the end, authors present their own perspective about the future of a RDB process. The authors perspective suggests merging of AM (Additive Manufacturing) with conventional RDB process to impart enhanced efficiency and improved quality to forming tools and bent products respectively. Apropos, a concept of hybrid pressure die is presented which encompasses manufacturing of a fundamental forming tool (pressure die) using AM techniques. The suggested model of hybrid forming tools opens a new avenue for industrialists to manufacture more flexible, cost effective and substantially beneficial tools for the RDB process in future.Source Type:InProceedings3 20 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Transformation in der BiegetechnikMit dem 6. Biegeforum hat der Lehrstuhl für Umformtechnik an der Universität Siegen ein neues Format geschaffen, in dem neben der Industrie nun auch den Forschenden ein eigener Schwerpunkt am Forum gegeben wird. Im vorliegenden Tagungsband sind Fachvorträge zum aktuellen Stand der Forschung sowie von Innovationen in der Umformtechnik zusammengefasst. Sie geben einen spannenden Einblick in hochaktuelle Forschungsergebnisse zum Biegen. Seit seiner erstmaligen Auflage im Jahr 2011 hat sich das Biegeforum zu dem etablierten Treffpunkt für Wissenschaft und Praxis entwickelt. Es findet fortan im zweijährigen Rhythmus statt.Source Type:Conference ProceedingsSeries:Forschungsberichte des Lehrstuhls für Umformtechnik8 7 - Some of the metrics are blocked by yourconsent settings
Publication Access status: Open Access , Verfahrensentwicklung 3D SchwenkbiegenIm Zuge der Individualisierung wird sich die Massenproduktion zu einer personalisierten Produktion verändern, mit zum Teil geringeren Losgrößen bei erheblicher Zunahme von Varianten. Daraus formulieren sich Forderungen nach Flexibilität in der Fertigungstechnik. Das Schwenkbiegen eignet sich als flexibles und werkzeugarmes Verfahren zur Herstellung variabler Querschnittsgeometrien. Die für das 3D Schwenkbiegen entwickelte Fertigungstechnik erweitert die Anwendungsmöglichkeiten des Basisverfahrens erheblich, indem sie die Herstellung nichtlinearer, dreidimensionaler Biegekanten zur Herstellung querschnittsvariabler und belastungsangepasster Bauteile ermöglicht. Derartige Bauteile finden sich häufig in Entwicklungen für Karosserie- und Strukturbauteile, z. B. in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Das Verfahren ist skalierbar und damit auf die Verarbeitung variabler Werkstückgeometrien, Werkstoffe und Rückfederungsverhalten einstellbar. Im vorliegenden Paper wird ein Verfahrensüberblick gegeben und das Arbeitsdiagramm der Fertigungstechnik 3D Schwenkbiegen vorgestellt, welches zur Bewertung und Auslegung künftiger Geometrien herangezogen werden kann.Source Type:InProceedings2 8
