Verfahrensentwicklung 3D-Schwenkbiegen

Mit der zunehmenden Individualisierung entwickelt sich die Massenproduktion hin zu einer personalisierten Fertigung, die durch kleinere Losgrößen und eine größere Variantenvielfalt gekennzeichnet ist. Dadurch steigt der Bedarf an flexiblen Fertigungstechniken. Das 3D-Schwenkbiegen ist ein innovativer Ansatz zur werkzeugarmen Herstellung komplexer Profilbauteile, insbesondere durch die Fähigkeit, nichtlineare sowie auch dreidimensionale Biegekanten und Freiformflächen zu realisieren. Die Entwicklung dieses Verfahrens zielt darauf ab, effizientere und flexiblere Methoden zur Fertigung querschnittsvariabler und belastungsangepasster Bauteile zu schaffen. Ein wichtiger Aspekt ist die Erweiterung des Schwenkbiegeprinzips um zusätzliche Freiheitsgrade, um die Formgebung von nichtlinearen Biegekanten und Freiformflächen zu ermöglichen. Das Verfahren basiert auf einer veränderten Verfahrensvorschrift, bei der die Drehachse des Biegewerkzeugs relativ zur Biegekante verschoben wird und angepasste Werkzeuggeometrien entwickelt werden. In einer Prozessauslegung werden die Umformmechanismen und Effekte des 3D-Schwenkbiegens analysiert, um die Eigenschaften der hergestellten Teile und die Verfahrensgrenzen analytisch zu beschreiben. In der Verfahrensmodellierung werden verschiedene Methoden zur Charakterisierung des mechanischen Verhaltens vorgestellt, um ein Prozessfenster für das 3D-Schwenkbiegen abzuleiten. Dies ermöglicht eine präzise Charakterisierung der Umformmechanismen. Das Prozessfenster zeigt das Arbeitsfeld des 3D-Schwenkbiegens und kann zur Bewertung und Auslegung künftiger Geometrien herangezogen werden. Eine Validierung der entwickelten Methoden bewertet die Anwendbarkeit des 3D-Schwenkbiegens in industriellen Kontexten und zeigt technologische sowie wirtschaftliche Vorteile auf. Sie zeigt, dass sich das 3D-Schwenkbiegen besonders für kleinere und mittlere Losgrößen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie im Bausektor eignet. Die Verfahrenserweiterung fokussiert sich auf Verbesserungen der Flexibilität und Anwendbarkeit. Eine hybride Biegekinematik und neue Technologien zur Werkzeugherstellung und Biegefolgenplanung werden entwickelt. Zusätzlich wird ein Prozessgenerator zur digitalen Planung und Optimierung des Produktionsprozesses eingeführt. Das 3D-Schwenkbiegen bietet durch Flexibilität und Effizienz eine innovative Lösung für komplexe Bauteile. Es eignet sich besonders für kleine Losgrößen in Industriebranchen und vereint technologische sowie wirtschaftliche Vorteile.