Schwierige Materialien einfacher umformen
Konventionelle Blechbearbeitungsverfahren sind zeit- und energieintensiv, was besonders für harte Materialien wie Titanlegierungen und komplexe Teile gilt. Überdies erfordert die Fertigung spezielle Werkzeuge. Eine Entwicklung der Technologie auf Grundlage der asymmetrischen inkrementellen Blechumformung innerhalb des von der EU finanzierten Projekts "Innovative manufacturing of complex Ti sheet components" (INMA) wird die Fertigung komplexer Metallteile ohne speziell dafür vorgesehene Werkzeuge erleichtern. Die Einsparungen an Zeit, Energie und Kosten, ergänzt um zusätzliche Flexibilität, werden die Wettbewerbsposition der EU-Luftfahrtindustrie maßgeblich stärken. Asymmetrische inkrementelle Blechumformung ist ein relativ neues, computergestütztes Bearbeitungsverfahren, das auf einer älteren Verarbeitungsmethode mit lokalisierter Verformung beruht. Ein per computergestützter numerischer Steuerung (CNC) betriebenes Werkzeug formt das asymmetrische Blechteil stufenweise aus, ohne dass teure unterstützende Formen erforderlich sind. Auf diese Weise wird das endgültige Teil aus einer Serie von lokalen Verformungen erzeugt. Ti6Al-4V, eine Titanlegierung, bildete den Schwerpunkt des Interesses der Wissenschaftler. Experimentelle Aktivitäten zur Bestimmung der Bearbeitungsparameter wurden durch Finite-Elemente-Modellierung unterstützt, um das Warm- und Kaltumformen großer und komplexer Formen zu simulieren. Nach Charakterisierung der verformten Legierungen und Anwendung moderner Data-Mining-Verfahren optimierten die Forscher die Werkzeugbahn, um Deformationen zu reduzieren und die geometrische Genauigkeit zu verbessern. Anhand von zwei Technologiedemonstratoren wies man die Vorteile dieser innovativen Technologie nach. Das Team setzte Inconel 718, eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, zur Fertigung einer Strebenhälfte mittels Kaltumformung ein. Eine Strebe ist ein stoßdämpfender Stab, der die Tragfläche oder das Fahrgestell eines Flugzeugs abstützt. Man setzte Ti6Al-4V zur Herstellung von zwei generischen Formen ein, ähnlich Pylonenverkleidungen, aerodynamischen Abdeckungen über dem Pylon, mit dem das Triebwerk an der Tragfläche oder am Flugzeugrumpf befestigt ist. Das Ti wurde mittels eines Warmumformprozesses ohne Gussform in die gewünschte Gestalt gebracht. Eine vorläufige Auswertung bestätigte gute geometrische Genauigkeit und Gesamtqualität der Teile, was die Technologie auf den Weg zur Kommerzialisierung gebracht hat. INMA leistete somit durch Prozessentwicklung und Charakterisierung von Materialien für schwer umformbares Metall einen wichtigen Beitrag zur wissensbasierten flexiblen Fertigung. Diese Technologie verfügt über das Potenzial, die Blechumformung zu revolutionieren. INMA hat hier sichergestellt, dass der Luft- und Raumfahrtsektor der EU unter den ersten sein wird, die von der Übernahme in die Industrie profitieren werden.
Schlüsselbegriffe
Luft- und Raumfahrt, Titan, Blechumformung, innovative Fertigung, Blechkomponenten
