Teilprojekt C07 – Sonderforschungsbereich 1153 – Leibniz Universität Hannover

Motivation und Zielsetzung

Das Ziel des Teilprojektes C07 ist das Bereitstellen, Validieren und Bewerten von Funktionsmodulen zur Entwicklung von formvariablen Greifsystemen zur sicheren und präzisen Handhabung von Tailored-Forming-Bauteilen mit unterschiedlichen Geometrien und Oberflächentemperaturen von über 300°C bis zu 1250°C. Ein solches Greifsystem wird in enger Kooperation mit den Teilprojekten B02, B03 und C05, die die Anforderungen an das System vorgeben, entwickelt. Eine besondere Anforderung, neben der Formvariabilität und Temperaturbeständigkeit, ist die Möglichkeit die Objekte zu kühlen. Dies ermöglicht eine verbesserte Fügezone, durch gezielte Einstellung von Temperaturgradienten in den Bauteilen, welche bauteilabhängig jedoch nicht für jede Materialpaarung erforderlich ist, wodurch ein modularer Aufbau des Greifsystems verfolgt wird. Abbildung 2 zeigt den Handhabungsprozess während des Umformungsvorgangs. Zusätzlich wird verdeutlicht, welche Eigenschaft bei den einzelnen Schritten vom Greifsystem gefordert werden. Die Formvariabilität ist von Bedeutung, wenn jeweils ein Objekt gegriffen wird. Durch die Umformung treten erhebliche Abweichungen von der zylindrischen Form der Halbzeuge auf, welche kompensiert werden müssen. Die Temperaturbeständigkeit ist ab dem Erwärmen für den restlichen Prozess unabdingbar, da die Temperaturen erst im nächsten Prozessschritt wieder in den Normalbereich sinken. Die Forschungshypothese ist, dass dadurch eine effiziente und prozessangepasste Greiferentwicklung mit besonderem Fokus auf die Anforderungen der Tailored-Forming-Prozesskette gelingt.

Abbildung 2 - Prozessabfolge mit Darstellung der notwendigen Eigenschaften des Greifsystems

Aktuelle Arbeiten und Ausblick

Aktuell wird an einem Konzept für ein formvariables Greifsystem gearbeitet, welches den geforderten Anforderungen wie der Temperaturbeständigkeit bei gleichzeitiger Formvariabilität entspricht. Nachforschungen haben ergeben, dass formvariable Greifer hauptsächlich aus weichen Außenhäuten bestehen, die mit einem Medium gefüllt sind, welche die Form des zu greifenden Objektes adaptieren. Die eingesetzten Materialien sind in ihrer Einsatztemperatur limitiert, wodurch ein Hochtemperatureinsatz nicht realisierbar ist. Einzig ein formvariabler Greifer, der auf dem Matrixsystem basiert, zeigt Potenzial. Dieser nutzt Stifte, die axial beweglich sind, um die Negativkontur eines Objektes anzunehmen. Das Prinzip bietet die Möglichkeit ein breites Spektrum an Werkstoffen in Betracht zu ziehen, die den Einsatzbedingungen entsprechen. In der Abbildung 3 ist eine aktuelle Konzeptstudie abgebildet, bei der ein Greifer nach dem Matrixsystem im Arbeitsraum betrachtet wird.

Um den modularen Aufbau des Systems zu gewährleisten, wird parallel an einer Kühleinheit gearbeitet. Diese soll es ermöglichen die geforderten Temperaturprofile aus den Teilprojekten B2 und B3 in den Bauteilen zu erreichen, um die Qualität der Fügezone zu steigern. Dazu werden verschiedene Kühlprinzipien untersucht. Die notwendige Kühlleistung wird in Kooperation mit dem Teilprojekt C4 ausgelegt und die Integration in das Greifsystem und den gesamten Prozess realisiert.