Anpassungsfähige Werkzeuge zum Umformen von Kunststoff und CFK

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Klinkhammer Intralogistics GmbH

Fastems Systems GmbH

Weil Technology GmbH

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Projektgruppe RMV

Compositebauteile werden eindeutig positioniert

Am iwb-Anwenderzentrum wurde auch ein flexibles Spannsystem für das Laserstrahlschneiden und die spanende Bearbeitung von großflächigen 3D-Faserverbundbauteilen entwickelt (Bild 5). Diese Spanneinheit ist modular aufgebaut (Bild 6) und kann beliebig erweitert werden. Auf einem Grundrahmen (1) mit den Maßen 2180 mm × 1520 mm sind vier Segmentplatten (2) montiert. Jede dieser Segmentplatten besitzt sechs Koppelstellen (3), welche einen Abstand von 330 mm in beide Richtungen voneinander haben. Auf die Koppelstellen können Hubeinheiten, die über elektrisch angetriebene Linearaktoren (5) verfügen, platziert werden. Die Linearaktoren bewegen die Spann- und Positionierelemente (6) in die gewünschte Position. An jeder Hubeinheit befindet sich ein Ejektor (7) und ein Druckschalter (8) zur Vakuumerzeugung und Überwachung. Die zylindrischen Abdeckungen schützen vor Schmutz und verhindern Beschädigungen während des Bearbeitungsprozesses. Die vorhandenen Spannmittel können für eine eindeutige Positionierung des Bauteils auf dem Spannsystem und gegen horizontal wirkende Kräfte, mit seitlichen Anschlägen ergänzt werden. Zur Überwachung der im Prozess auftretenden Kräfte und der damit verbundenen Schwingungen sind an allen Hubeinheiten Kraft- oder Dehnungssensoren integriert. Mithilfe von zurzeit laufenden Untersuchungen der statischen und dynamischen Nachgiebigkeit soll der Spanntisch weiter gezielt optimiert werden, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen.

Der Ersatz starrer Formwerkzeuge durch anpassungsfähige Alternativen ist also machbar. Die hier gezeigten flexiblen Werkzeugsysteme sparen deutlich an Kosten beim Werkzeug- und Formenbau. Unter Federführung der beteiligten Forschungseinrichtung erfolgt daher derzeit der Transfer der erarbeiteten Lösungen in die Industrie. Eine Möglichkeit hierfür ist Unterstützung in der Konzeptionsphase. Um diese Phase zu erleichtern, wurden standardisierte Hilfsmittel entwickelt, mit denen in einer frühen Phase der Produktentwicklung Kosten für flexible Formwerkzeuge abgeschätzt werden können. Die Konstruktion und Umsetzung von Formwerkzeugen geschieht nach individuellem Kundenwunsch. Berücksichtigt werden dabei die prozessspezifischen Einflüsse, wie beispielsweise Drücke, Temperaturprofile und Bearbeitungskräfte.

Alle prozessrelevanten Parameter im Griff

Die im Rahmen des Artikels beschriebenen flexiblen Werkzeugsysteme wurden gezielt modular entwickelt, sodass die Skalierung auf andere Geometrien und Bauteildimensionen mit möglichst geringem Aufwand erfolgen kann. Dank des vorhandenen Expertenwissens können die prozessbestimmenden Faktoren gut berücksichtigt werden. Die beteiligten Forschungseinrichtungen planen auch flexible Werkzeuge für industrielle Anwender zu entwickeln sowie Projekte, um innovative Alternativansätze zu untersuchen. Bei Fragen zu flexiblen Werkzeugen, können Sie gerne Kontakt zu einem der hier genannten Autoren aufnehmen.

Die Projektgruppe RMV des Fraunhofer-IWU dankt der Bayerischen Forschungsstiftung für die finanzielle Unterstützung der Forschungsprojekte 3D-Former (AZ-893-09) und FOR-Food (AZ-921-10). Weitere Informationen zu FOR-Food können unter www.Forfood.de abgerufen werden. Das iwb-Anwenderzentrum Augsburg dankt dem Bundesministerium für Bildung und Forschung für die Förderung des Projektes Flexi-Cut (02PJ2211). MM

* Prof. Gunther Reinhart ist Hauptabteilungsleiter, Peter Stich Abteilungsleiter und Georg Götz Gruppenleiter der Abteilung RMV am Fraunhofer-IWU in Augsburg. Dominik Simon ist dort wissenschaftlicher Mitarbeiter. Simone Dietrich ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am iwb-Anwenderzentrum Augsburg. Weitere Informationen: Tel. (08 21) 5 68 83-81, georg.goetz@iwu.fraunhofer.de, www.iwu.fraunhofer.de

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