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Opel / Ifu Stuttgart

Darstellung des Platinenkanteneinlaufs auf Tiefziehwerkzeugen

| Autor / Redakteur: Matthias Kraft und Mathias Liewald / Frauke Finus

Auf dem Blechhalter liegendes Ziehteil mit projiziertem Blechkanteneinlauf (grüne Laserlinie).
Auf dem Blechhalter liegendes Ziehteil mit projiziertem Blechkanteneinlauf (grüne Laserlinie). (Bild: Opel)

Für die Darstellung des simulativ ermittelten Platinenkanteneinlaufs auf Tiefziehwerkzeugen und Karosseriebauteilen während deren Einarbeitung im Presswerkzeugbau wird bisher eine Gravur genutzt. Die Adam Opel AG nutzt nun ein neues flexibles System, das mittels eines Industrielasers die Kurve des Platinenkanteneinlaufs lediglich temporär auf die Werkzeugoberfläche optisch projiziert.

Europaweit fertigt die Adam Opel AG für ihre zahlreichen Fahrzeuge hochwertige Karosseriebauteile aus neuen Blechwerkstoffen. Um den hohen qualitativen Anforderungen des modernen Karosseriebaus entsprechen zu können, bedarf es bereits unter anderem zum Zeitpunkt der Werkzeugeinarbeitung neuer Detaillösungen. Im Folgenden wird eine flexible Lösung zur Darstellung des Platinenkanteneinlaufs auf Tiefziehwerkzeugen und Karosseriebauteilen während deren Einarbeitung im Presswerkzeugbau vorgestellt. Hierbei stellt der Platinenkanteneinlauf den geometrischen Ziehteilumriss nach dem Umformvorgang dar. Sowohl aus der Literatur, als auch aus der Praxis ist bekannt, dass der Platinenkanteneinlauf ein maßgebendes Qualitätskriterium bei der Herstellung von Karosseriebauteilen ist. Deshalb werden in den Werkzeugbauten von Opel alle Presswerkzeuge auf ein vorgegebenes Maß des Platinenkanteneinlaufs eingearbeitet. Die Vorgabe hierfür wird dem Ergebnis der Umformsimulation entnommen. Nach jedem Ziehvorgang besteht somit die Möglichkeit, direkt zwischen dem tief- oder streckgezogenen Bauteil und der Umformsimulation zu vergleichen.

Die maßlichen Abweichungen von der vorgegeben Kontur führen zu einer schwankenden Bauteilqualität. So kann beispielsweise ein zu geringer Platinenkanteneinlauf zu Rissen führen. Ein zu großer Platinenkanteneinlauf hingegen kann zu einer Faltenbildung im Bereich der Bauteilzarge oder sogenannten Oberflächenwelligkeiten führen. Diese Abweichungen des Einzuges der Platinenkante während des Umformens werden daher während der Werkzeugeinarbeitung minimiert. Erst wenn der theoretisch vorgegebene Einlauf unter leicht schwankenden Prozessbedingungen erreicht wurde, wird das Presswerkzeug für die Serienproduktion frei gegeben.

Kurve des Platinenkanteneinlaufs wird optisch projiziert

Heute wird der finale Platinenkanteneinlauf als Maß auf dem Blechhalter vor Beginn der Einarbeitung als Vorgabe für das sogenannte Try Out eingraviert. Neben der raschen Vergleichbarkeit des Platinenkanteneinlaufs der eingearbeiteten Werkzeuge mit der Umformsimulation einerseits, führt die Gravur andererseits auch zu unerwünschten Nebeneffekten. In der Serienproduktion führt die Reibung zwischen der Platine und der Gravur des Solleinlaufes zu verstärktem, substantiellem Abrieb, der mit in das Ziehwerkzeug in Form von Partikeln eingetragen wird. Dies kann wiederum zu Oberflächenfehlern auf den Bauteilen führen. Speziell bei Außenhautbauteilen ist dies aufgrund höchster Qualitätsanforderungen nicht zulässig. Durch Teildatenänderungen im Styling oder durch die Produktentwicklung kann es vorkommen, dass sich die Geometrie des Bauteils während der Einarbeitung noch einmal verändert. Hierdurch verändert sich auch der Platinenkanteneinlauf, welcher nun nicht mehr mit der Gravur übereinstimmt. Um die Gravur an die neuen Daten anzupassen, müssen die Markierungen beziehungsweise Spuren zunächst geschweißt und anschließend überschliffen werden, bevor der verbesserte Kanteneinlauf eingebracht werden kann. Dies verursacht neben hohen Kosten zusätzlichen Zeitbedarf während der Werkzeugeinarbeitung.

Aufgrund der beispielhaft genannten Nachteile wird derzeit ein neues Vorgehen eingeführt, um den Werkzeugeinarbeitungsprozess effizienter zu gestalten. Hierbei kommt ein System zum Einsatz, das mittels eines Industrielasers die Kurve des Platinenkanteneinlaufs temporär auf die Werkzeugoberfläche lediglich optisch projiziert. Es findet hiermit keine bleibende Veränderung der Werkzeugoberfläche statt. Hierzu werden im Vorfeld sowohl der CAD Werkzeugdatensatz, als auch der zu projizierende Linienverlauf des Platinenkanteneinlaufs in die Software des Systems importiert. Diese, aus der Werkzeugkonstruktion und der Umformsimulation ohnehin vorliegenden Datensätze, verursachen hierdurch keinen Mehraufwand. In der Software werden Referenzpunkte definiert, auf denen später am Realwerkzeug magnetische Referenzmarken platziert werden. Anschließend wird das System mittels Stativ direkt am Werkzeug positioniert. Die beiden im System integrierten Kameras erfassen die räumliche Position des Projektors zum Umformwerkzeug. Nach wenigen Sekunden hat sich das System referenziert und projiziert den Platinenkanteneinlauf wiederholgenau.

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