Wandlungsfähige Blechumformung durch Einsatz von Servotechnologie (Formäleon)

Problemstellung
Die überwiegend kleinen und mittelständischen Betriebe der Umformtechnik sind von sich ändernden Rahmenbedingungen wie Absatz- und Beschaffungsmärkten in besonderem Maße betroffen. Weil Umformprozesse in der Regel für Großserienproduktionen mit einem hohen Automatisierungsgrad genutzt werden, verursachen Änderungen laufender Prozesse aufwendige Prozessplanungen sowie hohe Investitionen in Maschinen und Werkzeuge. Aufwändige Rüstprozesse und in der Praxis auftretende Fehler und Störungen erfordern von den Werkern komplexe Kenntnisse, um die Verfügbarkeit der Anlagen zu sichern. Schätzungen der Anwendungsunternehmen gehen von einem ungenutzten Produktionspotenzial von ca. 10 % aus.

Projektziele
Schwerpunkt des Forschungsprojekts Formäleon war, die technischen und organisatorischen Voraussetzungen für die Wandlungsfähigkeit in Betrieben der Blechumformung zu schaffen. Dazu gehörte die Entwicklung einer intelligenten Steuerung, die die Qualität der Bauteile erfasst und entsprechend die Umformprozesse steuert. So erfolgt eine automatische Anpassung an prozessbeeinflussende Eingangs- und Umgebungsgrößen, wie z.B. an geänderten Werkstoffen und Umgebungstemperaturen. Des Weiteren wurde die Integration von zusätzlichen Prozessen wie Löten und Schweißen in die Presse ermöglicht.Dadurch können diese Bearbeitungsschritte wahlweise hinzugefügt, entfernt, ausgetauscht oder dupliziert werden. Dies erlaubt eine schnelle Anpassung bestehender Prozessketten an geänderte Bauteilanforderungen und Nachfrageschwankungen sowie eine hohe Auslastung der Maschinen und vermeidet Engpässe in der Produktion. Voraussetzung für die industrielle Umsetzung der entwickelten Methoden ist die Qualifikation der Werker. Im Rahmen des Projekts wurde ein IHK-zertifiziertes Ausbildungsprogramms entwickelt, das die benötigten Kenntnisse für eine wandlungsfähige Produktion bereitstellt und im Ausbildungsgang „Stanz- und Umformtechnik“ angeboten wird.

Vorgehensweise
Bei den Anwenderunternehmen der blechumformenden Industrie werden wurden zunächst wandlungsfähige Prozesse- und Prozessketten anlysiert und gestaltet. Parallel hierzu erfolgte die Entwicklung einer adaptiven Steuerung, sowie Methoden zur Lärm bzw. Vibrationsreduktion. Die Entwicklung mehrachsiger Antriebssysteme schuf die Vorraussetzungen zur Prozessintegration des Fügeprozesses. Die Erarbeitung von Schulungsprogrammen sowie der Einsatz von Bewertungsmethoden zur wirtschaftlichen Bewertung der Wandlungsfähigkeit rundet dies ab.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Umsetzung und Verifikation der Ergebnisse erfolgte anhand von Demonstrationsbauteilen aus dem Bereich der Automobil- und Konsumgüterindustrie, deren Herstellung viele Bereiche der Blechumformung wie Biege-, Zieh-, und Fügeoperationen erfordert. Die gewonnenen Erkenntnisse können auf weitere Branchen wie den Eisenbahn- und Flugzeugbau sowie auf weitere Materialien wie Aluminium und hoch- und höchstfeste Stähle übertragen werden.

• Brüninghaus & Drissner GmbH
• Franz Pauli GmbH & Co. KG
• GSU Schulungsgesellschaft für Stanz- und Umformtechnik mbH
• H & T Produktions Technologie GmbH
• Nidec SYS GmbH
• NIMAK Gesellschaft mit beschränkter Haftung
• OTTO Vision Technology GmbH
• Phoenix Feinbau GmbH & Co. KG vorm. Noelle und Berg
• Schuler Pressen GmbH
• Technische Universität Darmstadt
• Universität Stuttgart