Berner, Sebastian (2012)
Strategien zur Qualitätssteigerung flexibler Rollprofile.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Ausgelöst durch einen immer stärker werdenden Konkurrenzdruck stehen viele Branchen vor der Herausforderung, eine aufgrund der stärker individualisierten Kundennachfrage steigende Variantenvielfalt mit einem steigenden Kosten-, Preis- und Zeitdruck zu vereinbaren. In einem besonderen Maße ist hiervon die Automobilindustrie betroffen [PIL99]. Fahrzeughersteller versuchen in hochdynamischen Märkten, mit immer mehr spezialisierten Produkten, Kundenwünsche zu befriedigen. Zusätzlich ergeben sich immer kürzere Produktentwicklungszeiten und -lebenszyklen. Ein Weg, diesem Trend im Automobilbau zu folgen, liegt in einer Modularisierung der Fahrzeuge [JUN03]. Hierbei können an definierten Schnittstellen einzelne Module kombiniert werden, um Fahrzeugderivate abzubilden [FRI08a]. Ein entscheidender Faktor, diesen Trends gerecht zu werden, ist die Entwicklung neuer Fertigungskonzepte für Strukturbauteile in Fahrzeugkarosserien. Mit geringem Aufwand neu konfigurierbare Anlagen ermöglichen die Realisierung von Familien geometrisch verwandter Bauteile mit einem Werkzeugsatz und relativ geringem Investitionsvolumen. Hier scheint die Technologie des Walzprofilierens außerordentlich chancenreich [SWE03]. Neben Anforderungen, auch kleinere Losgrößen wirtschaftlich darzustellen, steigt der Druck auf die Automobilindustrie immer weiter an, das Fahrzeuggewicht und somit den Emissionsausstoß zu reduzieren [GRO07]. Der Einsatz hoch- und höchstfester Stähle gilt hier als probates Mittel zur Erfüllung solcher Anforderungen. Diese Werkstoffklassen sind durch Walzprofilieren gut umformbar, da sich Formabweichungen wie bspw. Rückfederung verhältnismäßig einfach kalibrieren lassen. Das Verfahren ermöglicht zusätzlich durch die einfache Skalierbarkeit der Bauteile das Fertigen von Bauteilfamilien. Allerdings sind die Formgebungsmöglichkeiten beim konventionellen Walzprofilieren in Bezug auf Querschnittsänderungen innerhalb des Bauteils deutlich eingeschränkt, wodurch viele Bauteilklassen nicht darstellbar sind oder aufwändige, dem Walzprofilieren nachgeschaltete Zusatzoperationen notwendig werden. Das flexible Walzprofilieren bietet hier erweiterte Möglichkeiten der Formgebung rollgeformter Profilbauteile. Mittels eines speziellen Werkzeugsystems sind über der Profillänge veränderliche Querschnittsgeometrien darstellbar. Wirtschaftliche Umsetzungen des Verfahrens liegen derzeit trotz seines hohen Potentials bisher nur im Bereich Fassadenbau [DÖH06]. Als grundlegend hierfür sind Ressentiments hinsichtlich der erreichbaren Bauteilqualitäten und des Anlageninvests zu nennen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zur Optimierung der Bauteilqualität flexibel rollprofilierter Profilbauteile durchgeführt und Methoden zur Qualitätsverbesserung an beispielhaften Zielgeometrien diskutiert. Die im Rahmen der Arbeit entwickelten und vorgestellten Strategien zur Qualitätssteigerung basieren zum einen auf Methoden zur Auslegung konventioneller Walzprofilierprozesse und zum anderen auf Einrichtungen und Anlagenkomponenten, welche speziell für das flexible Walzprofilieren entwickelt werden. Diese nehmen Bezug auf die über der Profillänge variierenden Bauteileigenschaften und den daraus resultierenden Anforderungen an Werkzeugsysteme. Ziele bei diesen Entwicklungen sind, zum einen die Verbesserung der Maßhaltigkeit breitenveränderlicher Rollprofile und zum anderen die Kosten für flexible Walzprofilieranlagen nur in bedingtem Maße negativ zu beeinflussen. Hierdurch soll die Wettbewerbsfähigkeit des Verfahrens gegenüber konventionellen auf dem Tiefziehen basierenden Anlagenlinien unterstützt werden. Insofern sind die vorgeschlagenen Methoden als Vorschläge zu sehen, welche je nach Bauteilanforderungen zu einem Anlagenkonzept kombinierbar sind. Hierdurch sollen Anregungen zum Layout flexibler Walzprofilieranlagen während der Entwicklungsphase gemacht werden. Die vorgestellte Arbeit entstand zu einem großen Teil im Rahmen des EU geförderten Forschungsprojektes PROFORM.

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