Forschungsprojekt:"iFish" IncrementalFibreShaping "






Forschungsbereich:Leichtbau, Verbundwerkstoffe, Automatisierung
Gefördert durch:Behörde für Wirtschaft und Innovation (LuFo VI-1)
In Zusammenarbeit mit: CompriseTecGmbH, caratroboticinnovation GmbH
Beginn des Projekts:Mai 2021
Ende des Projekts:April 2024

Beschreibung: 

Zur Herstellung dünnwandiger, faserverstärkter Bauteile werden aktuell Formwerkzeuge mit der Endgeometrie des Bauteils benötigt, welche teuer, langwierig auszulegen sowie unflexibel gegenüber Änderungen sind. Dies forciert die Gleichteilproduktion und verhindert die wirtschaftliche Herstellung individueller Leichtbauprodukte für Prototypen oder Kleinserien.

In der Metallverarbeitung wurden in den letzten Jahren für flächige Strukturen sehr erfolgreich s.g. inkrementelle Umformtechnologien (z.B. singlepointincrementalforming (SPIF)) erforscht und in Teilen zu ersten industriellen Anwendungen entwickelt. Hier wird ein Blech, eingespannt in einen festen Rahmen, durch ein programmgesteuertes einfaches Druckwerkzeug punktuell verformt. Durch geeignete Werkzeugbahnen wird so, ohne Formwerkzeug, final eine Geometrie im Bauteil abgebildet. Der dabei genutzte Umformmechanismus ist die lokale Materialausdünnung, sodass die Gesamtoberfläche vergrößert wird.

Durch die hohe Steifigkeit und Festigkeit von Endlosfasern ist dieser Grundeffekt nicht auf faserverstärkte Materialien übertragbar. Stattdessen müssen bei lokaler Umformung Drapierprozesse wie Biegung, Scherung und Verschiebung des Fasergewebes berücksichtigt werden, was eine formwerkzeuglose, inkrementelle Herstellung der Zielgeometrie herausfordernd macht. Projektziel ist daher die Erforschung und Entwicklung eines Kleinserienverfahrens zum inkrementellen Umformen endlosfaserverstärkter Halbzeuge mit thermoplastischer Polymermatrix (iFish). Die Entwicklung umfasst die Prozessmodellierung, Halbzeugoptimierung, Maschinentechnik und die digitale Prozesskette.

Der Fokus des IFPT liegt hierbei auf der Entwicklung des Umformprozesses sowie deren Umsetzung in Form einer digitalen Prozesskette. Die Basis hierfür bilden die experimentelle Untersuchung des Umformverhaltens des betrachteten Materials und die Ermittlung der Prozesszusammenhänge. Gemeinsam mit der Untersuchung geeigneter Prozessparameter dienen diese der Ableitung einer Prozessstrategie. Basierend hierauf erfolgt die Entwicklung einer Software zur Planung und Steuerung des Umformprozesses. Auf einer aufzubauenden Versuchsanlage werden anschließend experimentelle Untersuchungen durchgeführt, welche der Untersuchung und Anpassung von Materialverhalten, Prozessstrategie, Umformwerkzeugen und Vorrichtungen dienen. Die hierbei gesammelten Erkenntnisse erhalten Einzug in eine finale Demonstratoranlage, welche zur Herstellung von Musterbauteilen genutzt wird.

        

Ansprechpartner am Institut: Jan-Erik Rath, M.Sc.