Schiller, MichaelMichaelSchiller2025-11-182025-11-182025https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/7199Mit 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.With increasing individualization, mass production is evolving towards personalized manufacturing, which is characterized by smaller batch sizes and a greater variety of variants. This increases the need for flexible manufacturing technologies. 3D-swivel-bending is an innovative approach to the low-tool production of complex profile components, particularly due to its ability to realize non-linear and three-dimensional bending edges and free-form surfaces. The development of this process aims to create more efficient and flexible methods for the manufacturing of components with variable cross-sections and load-adapted components. An important aspect is the extension of the swivel-bending principle by additional degrees of freedom to enable the shaping of non-linear bending edges and free-form surfaces. The process is based on a modified process instruction in which the axis of rotation of the bending tool is shifted relative to the bending edge, and adapted tool geometries are developed. The forming mechanisms and effects of 3D-swivel-bending are analyzed in a process design in order to describe the properties of the manufactured parts and the process limits analytically. Various methods for characterizing the mechanical behavior are presented in the process modelling to derive a process window for 3D-swivel-bending. This enables precise characterization of the forming mechanisms. The process window shows the working field of 3D-swivel-bending and can be used to evaluate and design future geometries. A validation of the developed methods evaluates the applicability of 3D-swivel-bending in industrial contexts and demonstrates technological and economic advantages. It shows that 3D-swivel-bending is particularly suitable for small and medium batch sizes in the automotive and aerospace industries, as well as in the construction sector. The process extension focusses on improvements in flexibility and applicability. Hybrid bending kinematics and new technologies for tool production and bending sequence planning are being developed. In addition, a process generator for digital planning and optimization of the production process is introduced. Thanks to its flexibility and efficiency, 3D-swivel-bending offers an innovative solution for complex components. It is particularly suitable for small batch sizes in industrial sectors and combines technological and economic advantages.deAttribution-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten3D-SchwenkbiegenBiegenProfilbiegenLeichtbauQuerschnittsangepasstBelastungsangepasstUmformtechnikFlexibilitätSkalierbarkeit3D-swivel-bendingBendingProfile bendingLightweight designCross-section-adaptedLoad-adaptedForming technologyFlexibilityScalabilityDoctoral ThesisBernd Engelurn:nbn:de:hbz:467-719962191-0030