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Roboterbasierte inkrementelle Blechumformung

Kompensation von Störgrößen bedingt durch die lokale Erwärmung und die Ungenauigkeit der Umformeinrichtung

In der inkrementellen Blechumformung kommt es infolge der Prozesskräfte zu Nachgiebigkeiten und Positionierungenauigkeiten der Umformeinrichtung. Zusätzlich zeigt das Werkstück durch die lokale joulesche Erwärmung ein Schrumpfungsverhalten. Innerhalb des Forschungsprojektes werden diese Störgrößen durch eine neuartige Prozessregelung kompensiert.

In dem von der deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt "Roboterbasierte inkrementelle Blechumformung - Kompensation von Störgrößen bedingt durch die lokale Erwärmung und die Ungenauigkeit der Umformeinrichtung" wird zur Umsetzung der Kompensationsstrategien eine neuartige Prozessreglung entwickelt. Diese ermöglicht die Überwachung aller Zustandsinformationen der Umformeinrichtung sowie die Einflussnahme auf den Umformprozess in Echtzeit.

Dazu wird das bereits erfolgreich am Lehrstuhl für Produktionssysteme entwickelte Steifigkeitsmodell des umformenden Roboters in die Echtzeitumgebung integriert und um den gegenhaltenden Roboter erweitert. Zusätzlich wird eine koordinierte Kraftregelung beider Umformwerkzeuge entwickelt und integriert.

Innerhalb einer Versuchsreihe, welche die Interpolation zwischen den variierenden Prozess- und Geometrieparametern ermöglicht, wird das Schrumpfungsverhalten eines warmumgeformten Blechs grundlegend untersucht. Zur Bestimmung der Ausprägung des Schrumpfungsverhaltens werden die Wirkzusammenhänge der Parameter auf die resultierenden Geometrieabweichungen bestimmt.

Auf Basis dieser Erkenntnisse wird ein Modell zur Berechnung eines optimierten Werkzeugpfades in Abhängigkeit der vorliegenden Parameter entwickelt, um den erwärmungsbedingten Abweichungen entgegenwirken zu können. Die entwickelten Kompensationsstrategien werden abschließend in der implementierten Prozessregelung zusammengeführt

Durch die angestrebte Genauigkeitssteigerung, die zentrale Überwachung und Regelung des Umformprozesses sowie der Erforschung des Schrumpfungsverhaltens von inkrementell warmumgeformten Blechen wird eine notwendige Basis für die fortschreitenden Entwicklungen in der roboterbasierten inkrementellen Blechumformung geschaffen.