Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Erhöhung der Schnittflächenqualität mittels Hohlschneiden

Das konventionelle Scherschneiden bzw. Lochen mit einfachwirkenden Pressen zählt zu den produktivsten Trennverfahren der blechbearbeitenden Industrie. Hierbei können nach aktuellem Stand der Technik mit relativ einfachen Werkzeugkonzepten im Extremfall Hubzahlen von bis zu 3000 Hüben pro Minute realisiert werden. Nachteilig ist jedoch, dass mit dem konventionellen Scherschneiden (= Normalschneiden) nur Schnittkanten mit vergleichsweise groben Toleranzen (IT11) und maximalen Glattschnittanteilen von bis zu 50% der Blechdicke erzeugt werden können. Streben Fertigungs- und Methodenplaner höhere Bauteilqualitäten an, so müssen üblicherweise Präzisionsschneidverfahren wie Feinschneiden, Genauschneiden, Nachschneiden oder Konterschneiden eingesetzt werden. Verglichen mit dem Normalschneiden führen die höhere Werkzeug- und Prozesskomplexität der genannten Präzisionsschneidverfahren jedoch zu deutlich geringeren Ausbringungsmengen und höheren Bauteilkosten. Durch das in diesem Forschungsantrag vorgeschlagene Verfahren des Hohlschneidens soll es möglich werden, geschnittene Kanten mit einer Qualitätsgüte, die annähernd mit der des Feinschneidens vergleichbar ist, herzustellen. Die Werkzeug- und Prozesskomplexität ist dabei mit dem Normalschneiden vergleichbar, sodass der Unterschied zwischen dem konventionellen Scherschneiden und dem Hohlschneiden an der Stirnflächengeometrie der verwendeten Schneidstempel auszumachen ist. Durch eine umfassende Optimierung der Geometrie des Hohlschneidstempels sollen im Rahmen des Projektes möglichst hohe Schnittflächenqualitäten sowie eine möglichst hohe Prozessrobustheit (Dauerhub) erreicht werden. Durch diese kostensparende Einsatzmöglichkeit – es müssen lediglich konventionelle Schneidstempel in Normalschneidwerkzeugen durch Hohlschneidstempel ersetzt werden - ist das Verfahren gerade auch zur Umsetzung in Fertigungsprozessen von KMUs mit einem begrenzten Entwicklungsbudget geeignet.

Ergebniszusammenfassung:

Durch das in diesem Forschungsprojekt entwickelte Verfahren des Hohlschneidens ist es möglich, geschnittene Kanten mit einer Qualitätsgüte, die annähernd mit der des Feinschneidens vergleichbar ist, herzustellen. Die Werkzeug- und Prozesskomplexität ist dabei mit dem Normalschneiden vergleichbar, da der Unterschied zwischen dem konventionellen Scherschneiden und dem Hohlschneiden lediglich in der Stirnflächengeometrie der verwendeten Schneidstempel besteht. Die Stempelstirnfläche ist beim Hohlschneiden stark konkav ausgearbeitet und unterscheidet sich damit deutlich von den plan gefertigten Stirnflächen konventioneller Schneidstempel. Im Rahmen der durchgeführten numerischen und experimentellen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass mittels Hohlschneidens geschnittene Blechkanten mit relativ geringem Kanteneinzug, einem vergleichsweise hohen Glattschnittanteil und einer nahezu zur Blechoberseite rechtwinkligen Schnittfläche erzeugt werden können. Die hohen Qualitätsanforderungen an Schnittkanten, die als Funktionsflächen dienen müssen, könnten somit durch die Ertüchtigung des Hohlschneidens hinsichtlich der Anwendung in der industriellen Fertigung durch einen einfachen Schneidprozess erfüllt werden. Durch die kostensparende Einsatzmöglichkeit – es müssen lediglich konventionelle Schneidstempel in Normalschneidwerkzeugen durch Hohlschneidstempel ersetzt werden - ist das Verfahren gerade auch zur Umsetzung in Fertigungsprozessen von KMUs mit einem begrenzten Entwicklungsbudget geeignet.