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Das politisch motivierte Anliegen in der Gesellschaft nach nachhaltiger und ressourcenschonender Produktion und Produkten wird mit den letzten Wahlergebnissen in Europa deutlicher: mehr denn je wird aktuell über den Verbrauch von verfügbaren Ressourcen für Leben, Wohnen, Transport und Technik nachgedacht, die wir zur Fortbewegung im beruflichen und privaten Umfeld einsetzen. Bezogen auf den Weltverbrauch von nachhaltigen Ressourcen rechnen Wissenschaftler seit circa 50 Jahren jährlich den Tag im Jahreslauf aus, wann jene verbraucht sind, die innerhalb eines Jahres wieder nachwachsen könnten, also nachhaltig verfügbar sind. 1970 war es rechnerisch erst Ende Dezember so weit, im Jahr 2000 bereits im September, im laufenden Jahr erreichten wir dieses Datum bereits Ende Juli.

Schneidkanten werden in der industriellen Praxis oftmals gezielt gebrochen oder verrundet, um so die Kantenstabilität der Werkzeuge zu optimieren. Dabei ist jedoch zu beachten, dass eine zu groß ausgeführte Schneidkantenverrundung zu einer höheren Verfestigung der schergeschnittenen Blechbauteilkante führt und damit die Entstehung von Kantenrissen in nachfolgenden Umformprozessen begünstigt. Im Beitrag wird eine neuartige numerische Methode für die Vorauslegung von Schneidkantenradien vorgestellt.
 
To increase the lifetime of shear cutting tools, cutting edges are often manually rounded in industrial practice. However, with cutting edge roundings being too big, the edge crack sensitivity of shear-cut sheet metal component edges is increasing. This paper presents a new numerical approach for an optimized selection of cutting edge radii. Stress peaks in the cutting tool and the edge crack sensitivity of sheet metal components are considered as optimization variables.

Die Fertigung von belastungsgerecht ausgelegten Hohlwellen erfordert meist aufwendige Prozessrouten. Mit einem am Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart entwickelten Kaltfließpressverfahren wird eine flexible Fertigung maßgeschneiderter Hohlwellen in einem Umformhub erlaubt. In diesem Beitrag werden das entwickelte Werkzeugkonzept sowie numerische Erkenntnisse zu den Einflüssen verschiedener Prozessparameter auf ein prozessspezifisches Unterfüllungsphänomen beschrieben.
 
Manufacturing of hollow shafts with load-compliant design often requires complex process routes. A cold forging process developed at the Institute for Metal Forming Technology at the University of Stuttgart provides a new flexible manufacturing method for tailored hollow shafts within a single stroke. This article presents the developed tool concept as well as numerical findings regarding the influence of various process parameters on a process-specific underfilling phenomenon.

Die Fertigung von Hohlwellen mit komplexer Innengeometrie bedingte bisher meist aufwendige Prozessrouten. Ein am Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart entwickeltes Kaltfließpressverfahren soll nun die wirtschaftliche und flexible Fertigung von Hohlwellen mit Wanddickenvariation ermöglichen. In diesem Beitrag werden das Verfahren beschrieben und die Ergebnisse der numerischen Untersuchung des Einflusses der Werkzeugkinematik auf die erzielbare Pressteilgeometrie dargelegt.
 
Usually, the production of hollow shafts with complex internal geometry by cold forging requires extensive process routes. A novel cold forging process developed at the Institute for Metal Forming Technology at the University of Stuttgart allows for an economical and flexible production of hollow shafts. This article describes the manufacturing process and presents the results of a numerical investigation for determining the influence of tool kinematics on the achievable part geometry.

Die beim Lochen von Bauteilen aus Blech mit Blechlagewinkel erzielbaren Schnittflächenkenngrößen können nach aktuellem Stand der Technik nicht ausreichend präzise prognostiziert werden. Daher werden in der Praxis maximal realisierbare Blechlagewinkel meist zu konservativ abgeschätzt. Mit den in diesem Beitrag vorgestellten Schnittflächen-Regressionsmodellen kann der benötigte Einsatz von kosten- und wartungsintensiven Keilschiebern genauer bewertet und somit eine flexiblere, kostenoptimierte Gestaltung von Schneidwerkzeugen ermöglicht werden.
 
Today, cutting surfaces achievable by punching sheet metal components with a slant angle cannot be predicted sufficiently precise. In industrial practicet, maximum slant angles applicable for shear cutting are therefore usually estimated rather conservatively. According to the regression model-based determination of cutting surfaces presented in this paper, demand for cost and maintenance-intensive cams can be evaluated more accurately, thus enabling a more flexible, cost-optimized design of cutting tools.

Das Querfließpressen wird seit mehreren Jahren zur Fertigung von Stirnrädern verwendet. Dieses Verfahren erfordert hohe Prozesskräfte für die Ausfüllung zahnförmiger Kavitäten, was die Werkzeugstandzeit und die Werkstückqualität reduziert. Am Institut für Umformtechnik IfU wurde das Free-Divided-Flow-Verfahren (FDF) entwickelt, um beim Prägen die Prozesskräfte zu reduzieren und die Zahnausformung zu erhöhen. Der Beitrag beschreibt die verfahrenstechnologische Anpassung des FDF-Verfahrens auf die Erzeugung geradverzahnter Stirnräder. Es werden umfangreiche numerische Studien durchgeführt und ein Versuchswerkzeug für die weiteren Prozessuntersuchungen konstruiert.

The process of lateral extrusion has been in use for several years for manufacturing spur gears. However, the process requires high forces for filling the tooth-shaped cavities. This reduces both tool life and workpiece quality. The Institute for Metal Forming Technology has developed the Free Divided Flow (FDF) process to reduce the process forces and to increase the die filling ratio in coining. This paper describes how to adapt the FDF process to the manufacturing of spur gears with straight teeth. For this purpose, extensive numerical studies and a tool for the experimental investigations are presented.

Bei der Serienproduktion von Blechbauteilen können schwankende Blecheigenschaften zu zeitintensiven Anlaufphasen und erhöhten Ausschussraten führen. Ein Lösungsansatz, um diesen Herausforderungen zu begegnen, besteht in der Veränderung der Platinenlage vor dem Umformvorgang. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag der Qualitätseinfluss der Platinenlage auf das Tiefziehergebnis untersucht. Hierfür wurden experimentelle sowie numerische Untersuchungen durchgeführt, um den Einfluss der Platinenlage auf das Umformergebnis bewerten zu können.
 
In series production of sheet metal components, fluctuating sheet metal properties can lead to time-consuming start-up phases and increased scrap rates. One approach for overcoming these challenges is to change the blank position before the forming process. Against this background, this paper investigates the quality influence of the blank position on the deep-drawing result. Experimental and numerical investigations were carried out to evaluate the influence of the blank position on the forming result.

Die für die FEM (Finite-Elemente-Methode)-Simulation von Blechumformprozessen benötigten validierten Materialparameter können heutzutage durch eine vollflächige optische Messung der Verformung eines Prüfkörpers in Kombination mit einem simulationsbasierten inversen Ansatz ermittelt werden. Dieser inverse Ansatz erfordert jedoch Fachwissen in der FEM-Analyse, Optimierung sowie Programmierung und kann zudem recht zeitaufwendig sein. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Beitrag eine auf maschinellem Lernen basierende Methode zur Bestimmung von validierten Materialparametern vorgestellt.
 
Today, validated material parameters required for FE simulation of sheet metal forming processes can be identified via full-field optical measurement of test specimen's deformation combined with a simulation-based inverse approach. This inverse approach normally requires deep expertise in FE analysis, optimization, and programming and can be very time-consuming. This paper proposes a novel machine-learning approach for determining such validated material parameters.

Bei der Serienproduktion von Blechbauteilen können schwankende Blecheigenschaften zu zeitintensiven Anlaufphasen und erhöhten Ausschussraten führen. Diesen Herausforderungen wird heute mit werkzeugbasierten Regelungssystemen begegnet, welche aber eine komplexe und kostenintensive Modifikation der bestehenden Werkzeuge beziehungsweise Pressen erfordern. Vor diesem Hintergrund befasst sich der Beitrag mit einem relativ einfachen und kostengünstigen Regelungsansatz auf Basis einer adaptiven Platinenpositionierung.
 
In series production of sheet metal components, varying sheet metal properties may lead to an increase of try-out time phase and scrap rate. Today, these challenges are met by tool-based control systems, which, however, require a complex and cost-intensive modification of the existing die or press technology. Against this background, this paper deals with a relatively simple but cost-effective adaptive control concept based on adjustable blank positioning.

Hybridumformprozesse erlauben die Herstellung von Leichtbaukomponenten mit einsatzspezifischen Eigenschaften. Dieser Beitrag untersucht die Kaltumformung verbundstranggepresster Aluminium-Hybridrohteile aus AW-6060 mit einem innenliegenden, rohrförmigen Element aus AW-7075 mit unterschiedlichen Dimensionen. Es werden die Spannungs- und Dehnungszustände in der Grenzfläche der unterschiedlichen Werkstoffe analysiert, mit dem Ziel der Erhaltung des zuvor durch Verbundstrangpressen erzeugten Stoffschlusses.
 
Hybrid metal forming processes allow the manufacture of lightweight components with application-specific properties. This article investigates the cold forging of compound hot extruded aluminum billets made from AA 6060 with an internal tubular reinforcing element consisting of AA 7075 with multiple diameter variations. Stress and strain states in the interface between the different materials are analyzed to maintain metal bond, created by previous compound hot extrusion.

Die Qualität der durch Umform- und Schneidprozesse hergestellten Bauteile wird durch schwankende mechanische Eigenschaften des verwendeten Blechmaterials beeinflusst. In dieser wissenschaftlichen Veröffentlichung wird eine neuartige, auf maschinellem Lernen basierende Methode zur Inline-Bestimmung von Werkstoffkennwerten vorgestellt. Diese soll es erlauben, die mechanischen Kennwerte direkt aus den im offenen Schnitt gemessenen Schneidkraftverläufen zu ermitteln.

The quality of components produced by forming and stamping processes is affected by fluctuating mechanical properties of the sheet metal material. This scientific publication presents a novel method based on machine learning for the inline determination of material properties. It enables the determination of mechanical properties directly from the punching force curves measured when shearing with an open cutting line.

Kraftgebundene Umformmaschinen erlauben eine freie Gestaltung der Stößelbewegung. Diese Eigenschaft wird genutzt, um die Produktivität zu erhöhen. Das Potenzial solcher Stößelantriebe wird aber im produktiven Betrieb nicht ausgeschöpft, da nur etablierte Stößelbewegungsprofile genutzt werden. Daher wird in diesem Beitrag der Einfluss nicht konventioneller Stößelbewegungsprofile auf das Tiefziehergebnis untersucht. Hierfür wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um den Einfluss solcher angepassten Stößelbewegungsprofile auf das Umformergebnis bewerten zu können.

Force-controlled forming machines allow for freely programming the ram movement. This feature is only used for increasing productivity. The potential of such ram motion is not exploited in production environments, since only established ram motion profiles are used. Therefore this paper investigates how non-conventional slide motion profiles influence the deep-drawing result. It undertakes experimental investigations to be able to evaluate the influence of such adapted slide motion profiles on the forming result.

Die Bemühungen zur Emissionsreduktion in den Bereichen Energie und Mobilität führen zu einer steigenden Nachfrage nach geformten Bauteilen aus dünnen Metallfolien. Die Herstellung und Auslegung solcher Komponenten gestalten sich als äußerst anspruchsvoll. Herkömmliche Charakterisierungsversuche für die digitale Auslegung dieser Bauteile stoßen an ihre Grenzen. Daher wird in diesem Kontext ein innovativer Versuchsaufbau für den zyklischen Scherversuch vorgestellt, der die strukturelle Stabilität der Probe erhöht und eine Modellierung des Verfestigungsverhaltens ermöglicht.

Efforts to reduce emissions in the fields of energy and mobility lead to an increasing demand for shaped components made from thin metal foils. Manufacturing and designing such components is highly challenging. Conventional characterization tests for designing these components digitally are reaching their limits. In this context, an innovative setup for cyclic shear testing is introduced, enhancing the structural stability of the specimen and enabling modeling of the material's strengthening behavior.