DE102019205052B4

DE102019205052B4 - Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Bauteilen aus dünnen Halbzeugen

Info

Publication number: DE102019205052B4
Application number: DE102019205052.2A
Authority: DE
Inventors: Dieter Weise; Janine Glänzel; Alexander Pierer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: DE102019205052A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, bei dem ein zumindest teilweise plattenförmiges Halbzeug (3), insbesondere eine Platine, eine Folie oder ein Blech umgeformt wird, wobeiin einem ersten Verfahrensschritt ein Gegenwerkzeug (1) mit einem additiven Fertigungsverfahren durch schichtweisen Werkstoffauftrag in einer Vorrichtung so hergestellt wird, dass es zur inkrementellen Umformung des Halbzeugs (3) ausgebildet ist, oder eine zur Umformeinrichtung weisende dreidimensionale Oberflächenkontur aufweist, die komplementär zu einer Form ausgebildet ist, in die das Halbzeug (3) zumindest umgeformt werden soll, undin einem letzten Verfahrensschritt die Formgebung des Halbzeugs (3) mit dem mindestens einen Werkzeug (2) oder Umformeinrichtung in derselben Vorrichtung durch eine lokal definierte Krafteinleitung durchgeführt wird; wobeialle Verfahrensschritte in derselben Einspannung durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Bauteilen aus dünnen Halbzeugen, wie zum Beispiel Bleche, Platinen, Folien oder Platten, mittels inkrementeller Umformung.
Die wirtschaftliche und automatisierbare Fertigung von hochwertigen kundenspezifischen Blechteilen in immer größerer Vielfalt und mit immer kleineren Losgrößen ist eine Herausforderung für die industrielle Produktion. Gerade in den konventionellen Umformtechnologien, wie z.B. Tiefziehen und Streckziehen erschweren hohe Werkzeugkosten und eine enge Verknüpfung von Werkzeugen und Bauteilgeometrien die Lösung dieser Aufgabe. Bereits die Umsetzung kleiner Modifikationen in der gewünschten Bauteilgeometrie ist meist mit einem hohen Kosten- und Zeitaufwand verbunden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist die inkrementelle Blechumformung (kurz: IBU) eine vielversprechende Alternative für die Herstellung komplexer Bauteile in kleinen Stückzahlen. Dabei formt beispielsweise ein Formstift durch eine gesteuerte Bewegung, insbesondere eine CNC-gesteuerte Bewegung, über ein Gegenwerkzeug sukzessive das Bauteil aus einem dünnen Halbzeug, insbesondere ein Blech, Platine, Folie oder Platte. Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsverfahren, wie beispielsweise dem klassischen Tiefziehen oder Streckziehen, reduziert dies die Werkzeugkosten und die Gesamtfertigungszeit, inklusive der Herstellzeit für das Gegenwerkzeug. Nach dem heutigen Stand der Technik erfolgt die Herstellung des Gegenwerkzeugs jedoch in einem separaten Fräsprozess, welcher hohe Investitions- und Betriebskosten für die zusätzlich erforderliche Zerspanungsmaschine bedingt. Weiterhin entsteht ein erheblicher Materialabfall bei der zerspanenden Herstellung des Gegenwerkzeugs. Zusätzlich wirkt sich die Separierung der Fertigungsschritte Werkzeugfertigung und Blechumformung negativ auf die Genauigkeit des Blechteils und den erforderlichen Platzbedarf für die hierfür erforderliche Maschinentechnik aus.
Die additive Fertigung und Reparatur von Umformwerkzeugen und Spritzgusswerkzeugen, insbesondere durch Laserauftragsschweißen, gehören zum Stand der Technik. Additive Fertigungsverfahren ermöglichen dabei die Herstellung von komplexen Geometrien, insbesondere mit Hinterschnitten, die mit klassischen spanenden Verfahren nicht oder nur sehr schwer herstellbar wären. Insbesondere für die Herstellung von werkzeuginternen Kühlkanälen haben sich additive Verfahren bei der Werkzeugherstellung in der industriellen Praxis bewährt.
So kann man prinzipiell additiv gefertigte Umformwerkzeuge auch bei einer inkrementellen Umformung einsetzen. Dabei treten aber Ungenauigkeiten auf, die zu Fehlern bei der Umformung von Halbzeugen führen können. Außerdem ergeben sich Rüstzeiten, die die Fertigungskosten auch bei der Herstellung von Bauteilen mit kleinen Losgrößen negativ beeinflussen.
Möglichkeiten zur Umformung von Karosserieteilen sind unter www.Blechonline.de: Umformen 4 und die Silbertrommel, 29. November 2018, S. 1-6, https://www.blechonline.de/umformen-40und-die silbertrommel [online] beschrieben.
Von Müller, Bernard ist in „Aktuelle Entwicklungen im Werkzeug- und Formenbau", Fraunhofer-Forschung; 15. Anwendungsforum RPD, Stuttgart, 13. Oktober 2010, S. 1-33 angesprochen, dass man Umformwerkzeuge mit generativen Methoden, insbesondere mittels Laserstrahlschmelzen herstellen kann.
DE 102 31430 B4 betrifft ein Verfahren zur automatisierten Umformung von dünnwandigen Werkstücken.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kombinierten Herstellung von Bauteilen mittels inkrementeller Blechumformung und additiver Verfahren in einer Aufspannung sind in DE 10 2014 014 202 A1 beschrieben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Fertigungsgenauigkeit bei einer Umformung von Halbzeugen zu Bauteilen mit kleinen Losgrößen zu verbessern und die Kosten für die Fertigung möglichst gering zu halten.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 11 definiert eine Vorrichtung. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung von Bauteilen wird ein zumindest teilweise plattenförmiges Halbzeug, insbesondere eine Platine, eine Folie oder ein Blech umgeformt. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt ein Gegenwerkzeug mit einem additiven Fertigungsverfahren durch schichtweisen Werkstoffauftrag in einer Vorrichtung so hergestellt, dass es zur inkrementellen Umformung des Halbzeugs ausgebildet ist, oder einer zur Umformeinrichtung weisende dreidimensionale Oberflächenkontur aufweist, die komplementär zu einer Form ausgebildet ist, in die das Halbzeug umgeformt werden soll.
In einem letzten Verfahrensschritt wird die Formgebung des Halbzeugs mit dem mindestens einen Werkzeug oder der Umformeinrichtung in derselben Vorrichtung durch eine lokal definierte Krafteinleitung durchgeführt.
Vor der Durchführung des letzten Verfahrensschrittes kann eine spanende Bearbeitung zur Einbringung geometrischer Merkmale, insbesondere Nuten und/oder Bohrlöcher, oder für eine Verbesserung der Oberflächenqualität, insbesondere durch Bohren, Schleifen oder Fräsen in derselben Vorrichtung durchgeführt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann während des additiven schichtweisen Aufbaus des Gegenwerkzeuges an mindestens einer Position mindestens ein Sensor, mindestens ein Aktuator und/oder mindestens ein Temperierelement, insbesondere Heizdrähte oder Peltierelement(e) eingebracht oder ausgebildet werden.
Es kann eine Kontaktierung mindestens eines Sensors und/oder mindestens eines Aktuators und/oder mindestens ein Temperierelement durch zumindest teilweisen Auftrag leitfähiger Materialien, insbesondere einer Kupfer- oder Silberpaste, und/oder dem Einbringen von Drähten und/oder optischen Fasern während und/oder nach der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes in derselben Vorrichtung durchgeführt werden.
Vorteilhaft kann auch mindestens ein Signal mindestens eines Sensors von einer elektronischen Bewegungssteuerung ausgewertet werden, um die Stärke, den Ort und/oder die Frequenz der lokalen Krafteinleitung während der Umformung des Halbzeugs zu überwachen und/oder gezielt zu variieren, eine Warnmeldung und/oder Stoppreaktion auszulösen, sofern mindestens ein mit dem mindestens einen Sensor detektierter zulässiger Grenzwert über- oder unterschritten worden ist oder wird.
Während der Durchführung des ersten und/oder letzten Verfahrensschritts kann/können mindestens einer der Aktuatoren und/oder mindestens eines der Temperierelemente angesteuert oder geregelt werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, nach der Umformung des Bauteils noch lokal definiert Werkstoff additiv auf einer Oberfläche aufzubringen und dabei insbesondere Versteifungen, Aktuatoren und/oder Sensoren und/oder Temperierelemente am und/oder im Bauteil in derselben Vorrichtung ausgebildet werden können. Durch diesen nachgelagerten additiven Schichtauftrag ist es möglich die Sensoren, Aktuatoren und/oder Temperierelemente als Funktionselemente in die Struktur des finalen Bauteils zu kontaktieren. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktierung eines oder mehrerer dieser Funktionselemente zumindest teilweise durch den Auftrag leitfähiger Pasten und/oder dem Einbringen von Drähten und/oder optischen Fasern während der additiven Fertigung erfolgt.
Die lokal definierte inkrementelle Umformungen am Halbzeug kann mittels Formdorn, einer Elektromagnetumformung, einem hammerartigen Umformwerkzeug, durch Kugelbeschuss, mittels einem unter erhöhtem Druck stehenden Medium, insbesondere Wasser, Öl oder Wasser-Öl-Emulsion, durchgeführt wird durchgeführt werden.
Alle Verfahrensschritte werden in derselben Einspannung durchgeführt.
Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind eine Plattform zur additiven Fertigung des Gegenwerkzeugs, eine Anlage zur Durchführung eines additiven Herstellungsverfahrens für die Herstellung des Gegenwerkzeugs sowie mindestens eine Umformeinrichtung oder mindestens ein Umformwerkzeug, die/das für eine lokal definierte inkrementelle Umformung des Halbzeugs ausgebildet ist, Bestandteil der Vorrichtung.
Die mindestens eine Umformeinrichtung, das mindestens eine Umformwerkzeug und eine Einrichtung, die zum additiven Fertigen des Gegenwerkzeugs ausgebildet ist, können an einer Führung oder Achskinematik bewegbar befestigt und mittels der elektronischen Bewegungssteuerung lokal definiert bewegbar sein.
Die Einrichtung, die zum additiven Fertigen des Gegenwerkzeugs ausgebildet ist, kann mit mindestens einem Druckkopf und/oder mindestens einem Extruder gebildet sein.
Die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass additive Fertigungstechnologien, zum Beispiel Laserauftragsschweißen, Lasersintern, Schmelzschichtauftrag (englisch: Fused Deposition Modeling, kurz: FDM oder auch Fused Layer Modeling, kurz: FLM), schichtweises Aufkleben von Laminat- oder Papierschichten (Laminated Object Manufacturing, kurz: LOM), Schichtauftrag durch aushärtende Mehrkomponenten-Stoffsystem (englisch: Muiti-Jet Modeling, kurz: MJM) und/oder Stereolithografie, zur Herstellung des Gegenwerkzeugs und/oder Teilen des Gegenwerkzeugs und inkrementellen Umformprozesses in einer Vorrichtung (zum Beispiel einer Werkzeugmaschine) kombiniert werden. In einem ersten Verfahrensschritt wird also das Gegenwerkzeug mit einem additiven Verfahren in der Vorrichtung hergestellt. Während des additiven Schichtaufbaus des Gegenwerkzeugs können Sensoren, wie beispielsweise Dehnungs-, Kraftmesssensoren und/oder Aktuatoren, wie beispielsweise piezoelektrische Aktuatoren oder Aktuatoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen, als Einlagen in die Struktur des Gegenwerkzeugs integriert werden, um Sensorinformationen zum Beispiel für die Optimierung, Steuerung und/oder Überwachung des späteren IBU-Prozesses, wie zum Beispiel der Temperatur-, Kraft- und Dehnungsverteilung während der Umformung bereitzustellen.
Weiterhin können auf ähnliche Art und Weise Temperierelemente, wie z.B. ein Heiz- und/oder Kühlelement, beispielsweise als Heizdrähte oder Peltierelement, in die Struktur des Gegenwerkzeuges integriert werden. Damit wird es möglich, zum einen den späteren Umformvorgang durch eine lokale Ab- oder Zufuhr von Wärme gezielt zu beeinflussen und/oder durch Einstellung eines räumlichen Temperaturgradienten im Gegenwerkzeug thermisch bedingte Verzüge oder Verlagerungen zu kompensieren.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können die Sensoren und/oder Aktuatoren durch Auftragen funktionaler Schichten oder Schichtsysteme, beispielsweise mit piezoelektrischen, kapazitiven, fotoelektrischen und/oder resistiven Eigenschaften, während des additiven Aufbaus des Gegenwerkzeugs und/oder Teilen des Gegenwerkzeugs hergestellt und in die Struktur des Gegenwerkzeugs eingebracht werden. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektrischen Leiter zur Kontaktierung der Sensoren und/oder Aktuatoren zumindest teilweise durch Auftrag von leitfähigen Schichten, wie zum Beispiel silber-, kupfer- oder aluminiumhaltiger Pasten, während des additiven Aufbaus des Gegenwerkzeugs und/oder additiven Aufbaus von Teilen des Gegenwerkzeugs hergestellt werden. Die elektrische Isolation der elektrischen Leiterbahnen kann dabei beispielsweise durch den gezielten Auftrag nicht leitfähiger Schichten oder durch die isolierenden Eigenschaften des Gegenwerkzeugwerkstoffes realisiert werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch einen erneuten additiven Materialauftrag beschädigte oder verschlissene Bereiche des Gegenwerkzeuges geändert, rekonstruiert werden können oder im Rahmen der Werkzeugeinarbeitung (dem sog. „Try-Out“) die Geometrie des Gegenwerkzeuges verändert werden kann. Dabei kann auch ein Ausgleich von Verschleiß erreicht oder eine Reparatur von Defekten am Gegenwerkzeug durchgeführt werden.
Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nach oder zwischen Teilen des Umformprozesses an das Gegenwerkzeug, ein Halbzeug oder ein vollständig umgeformtes Bauteil weitere additiv gefertigte Formen angebracht werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung können die Sensoren und/oder Aktuatoren durch Auftragen funktionaler Schichten oder Schichtsysteme, beispielsweise mit piezoelektrischen, kapazitiven, fotoelektrischen und/oder resistiven Eigenschaften, während des additiven Aufbaus des Formelemente am Bauteil, hergestellt und in die Struktur dieser Formelemente eingebracht werden. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektrischen Leiter zur Kontaktierung der Sensoren und/oder Aktuatoren zumindest teilweise durch Auftrag von leitfähigen Schichten, wie z.B. silber-, kupfer- oder aluminiumhaltiger Pasten, und/oder Drähten und/oder optischen Fasern während des additiven Aufbaus der Formelemente am Bauteil hergestellt werden. Die elektrische Isolation der elektrischen Leiterbahnen kann dabei beispielsweise durch den gezielten Auftrag nicht leitfähiger Schichten oder durch die isolierenden Eigenschaften des Formelementwerkstoffes realisiert werden.
Diese Formen können mit den oben genannten oder anderen, in der es einer Oberfläche mindestens eines Werkzeugs, dass zur inkrementellen Umformung des Halbzeugs ausgebildet ist, oder einer Umformeinrichtung weisenden Oberfläche Vorrichtung durchführen Verfahren, ausgebildet werden und versteifenden, funktionalen (gegebenenfalls sensorischen, aktuatorischen, heizenden oder kühlenden) oder ähnlichen Charakter haben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann nach dem additiven Materialauftrag zumindest teilweise eine spanende Nachbearbeitung des Gegenwerkzeugs oder des Bauteils in der gleichen, bevorzugt derselben Aufspannung erfolgen. Dadurch können zusätzliche Geometriemerkmale, beispielsweise Löcher oder Nuten, eingebracht und ggf. auch die Oberflächenqualität, insbesondere durch Schleifen und Fräsen, qualitativ verbessert werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Werkzeug oder die Werkzeuge für die Nachbearbeitung durch mindestens eine der Halterungen oder Führungen getragen werden, die die Vorrichtung für den additiven Materialauftrag und/oder die inkrementelle Umformung tragen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung über mindestens eine Halterung verfügen kann, um mindestens eine Vorrichtung zum Schichtauftrag, beispielsweise einen Druckkopf, Extruder und/oder mindestens eine Umformeinrichtung, insbesondere einen Formdorn zu tragen. Die Halterung oder mehrere Halterungen können mit einer Kinematik, wie beispielsweise einem Achsportal oder einem Roboter, mit mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad verbunden sein, um den additiven Aufbau des Gegenwerkzeuges und/oder den inkrementellen Umformprozess zu realisieren.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann mindestens eine Halterung lagefixiert sein, wobei die für den additiven Schichtaufbau und/oder die inkrementelle Umformung erforderliche Relativbewegung durch eine Verfahrbewegung einer Werkzeugauflage in mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad erfolgen kann.
Weiterhin sind erfindungsgemäße Ausgestaltungen vorteilhaft, bei denen sowohl mindestens eine der Halterungen als auch die Werkzeugauflage mindestens einen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist. Vorteilhafterweise ist es möglich, die Verfahrbewegungen in den beschriebenen Bewegungsfreiheitsgraden über eine Steuerung, insbesondere CNC-Steuerung oder Bewegungssteuerung zu synchronisieren.
Um eine Vorspannung zu gewährleisten, kann in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung das jeweilige Halbzeug während seiner Umformung von einer beweglichen Haltevorrichtung fixiert und gespannt gehalten werden. Dabei kann es erforderlich sein, die Vorspannung während der Durchführung der Umformung durch ein Verfahren der Haltevorrichtung aufrecht zu erhalten oder zu verändern.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, die für die Umformung erforderliche Prozesskraft anstatt mittels Formdorn durch alternative Umformprinzipien aufzubringen. Hierbei ist es möglich, die Umformung beispielsweise durch eine Elektromagnetumformung zu realisieren. Weiterhin sind hämmernde Bearbeitungen bei denen das hammerartige Umformwerkzeug wiederholt auf das umzuformende dünne Halbzeug schlägt und wieder abhebt oder indem Kugeln auf das Halbzeug geschossen werden (sog. Kugelstrahlumformen) möglich. Weiterhin kann die für die Umformung erforderliche Prozesskraft durch ein unter Druck stehendes Medium, beispielsweise durch einen Wasser-, Ölstrahl oder den Strahl einer Wasser-Öl-Emulsion aufgebracht werden.
Mit der Erfindung können die Fertigungsgenauigkeit bei der inkrementellen Umformung erhöht, die erforderliche Rüstzeit reduziert, die Flexibilität erhöht und Einfluss auf sich ändernde oder bei der Umformung auftretende Veränderungen berücksichtigt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:

1 in schematischer Form Möglichkeiten für die Durchführung eines ersten Verfahrensschritts, bei dem ein Gegenwerkzeug mittels eines additiven Fertigungsverfahrens Schicht für Schicht aufgebaut wird und
2 die anschließende Fertigung eines Bauteils zum Beispiel aus einer Platine mittels inkrementeller Umformung bei einem möglichen letzten Verfahrensschritt.

In Figur wird schematisch die additive Fertigung eines Gegenwerkzeugs 1 in einer Vorrichtung verdeutlicht. Die Fertigung erfolgt durch schichtweisen Materialauftrag, so dass ein Gegenwerkzeug 1 erhalten wird, das eine dreidimensional konturierte Oberfläche aufweist, die in Richtung eines Umformwerkzeugs 2 (s. 2) weist. Für die Herstellung eines Gegenwerkzeugs 1 kann ein Druckkopf 4 eingesetzt werden.
Der Druckkopf 4 kann mittels einer Führung oder Achskinematik 5 so bewegt werden, dass ein Materialauftrag lokal definiert erfolgen kann.
Innerhalb des Gegenwerkzeugs 1 können dabei Sensoren 6 an verschiedenen Positionen appliziert und wie im allgemeinen Teil der Beschreibung auch elektrisch leitend mit einer nicht dargestellten Bewegungssteuerung verbunden sein.
Nach der Fertigstellung des Gegenwerkzeugs 1 wird ein Halbzeug 3 auf der dreidimensional konturierten Oberfläche des Gegenwerkzeugs mittels eines Umformdorns als Umformwerkzeug 2 zumindest teilweise inkrementell umgeformt, so dass eine Oberfläche des Halbzeugs die komplementäre dreidimensionale Oberflächenkontur des Gegenwerkzeugs 1 zumindest teilweise annimmt.
Der Umformdorn als Umformwerkzeug 2 kann dabei vorteilhaft mit derselben Führung oder Achskinematik 5 lokal definiert positioniert werden, mit der auch der Druckkopf 4, der zur additiven Fertigung des Gegenwerkzeugs 1 genutzt worden ist, positioniert worden ist.
Bezugszeichenliste

1: Gegenwerkzeug
2: Umformwerkzeug
3: Halbzeug
4: Druckkopf
5: Achskinematik
6: Sensor

Claims

Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, bei dem ein zumindest teilweise plattenförmiges Halbzeug (3), insbesondere eine Platine, eine Folie oder ein Blech umgeformt wird, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein Gegenwerkzeug (1) mit einem additiven Fertigungsverfahren durch schichtweisen Werkstoffauftrag in einer Vorrichtung so hergestellt wird, dass es zur inkrementellen Umformung des Halbzeugs (3) ausgebildet ist, oder eine zur Umformeinrichtung weisende dreidimensionale Oberflächenkontur aufweist, die komplementär zu einer Form ausgebildet ist, in die das Halbzeug (3) zumindest umgeformt werden soll, und in einem letzten Verfahrensschritt die Formgebung des Halbzeugs (3) mit dem mindestens einen Werkzeug (2) oder Umformeinrichtung in derselben Vorrichtung durch eine lokal definierte Krafteinleitung durchgeführt wird; wobei alle Verfahrensschritte in derselben Einspannung durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung des letzten Verfahrensschrittes eine spanende Bearbeitung zur Einbringung geometrischer Merkmale, insbesondere Nuten und/oder Bohrlöcher, oder eine Verbesserung der Oberflächenqualität, insbesondere durch Bohren, Schleifen oder Fräsen in derselben Vorrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des additiven schichtweisen Aufbaus des Gegenwerkzeuges (1) an mindestens einer Position mindestens ein Sensor (6), mindestens ein Aktuator und/oder mindestens ein Temperierelement, insbesondere Heizdrähte oder Peltierelement, eingebracht oder ausgebildet wird/werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktierung mindestens eines Sensors (6) und/oder mindestens eines Aktuators durch zumindest teilweisen Auftrag leitfähiger Materialien, beispielsweise einer Kupferpaste, und/oder das Einbringen von Drähten und/oder optischer Fasern während und/oder nach der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes in derselben Vorrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Signal mindestens eines Sensors (6) von einer elektronischen Bewegungssteuerung ausgewertet wird, um die Stärke, Ort und/oder Frequenz der lokalen Krafteinleitung während der Umformung des Halbzeugs (3) zu erfassen und/oder gezielt zu variieren, eine Warnmeldung und/oder Stoppreaktion auszulösen, sofern mindestens ein mit dem mindestens einen Sensor detektierter zulässiger Grenzwert über- oder unterschritten worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung des ersten und/oder letzten Verfahrensschritts mindestens einer der Aktuatoren und/oder mindestens eines der Temperierelemente angesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Umformung des Bauteils noch lokal definiert Werkstoff additiv auf einer Oberfläche aufgebracht und dabei insbesondere Versteifungen, Aktuatoren oder Sensoren am und/oder im Bauteil in derselben Vorrichtung ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei mindestens ein Sensor (6), Aktor oder Temperierelement durch gezieltes Einbringen elektrisch leitfähiger Pasten und/oder Drähten und/oder optischer Fasern während des additiven Aufbaus der Formelemente am Bauteil kontaktiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während und/oder nach der Durchführung des Verfahrens die Oberfläche des Bauteils, bevorzugt optisch vermessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokal definierte inkrementelle Umformungen am Halbzeug (3) mittels Formdorn (7), einer Elektromagnetumformung, einem hammerartigen Umformwerkzeug, durch Kugelbeschuss, mittels einem unter erhöhtem Druck stehenden Medium, insbesondere einem Wasserstrahl, Ölstrahl oder dem Strahl einer Wasser-Öl-Emulsion durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plattform zur additiven Fertigung des Gegenwerkzeugs (1), eine Anlage zur Durchführung eines additiven Herstellungsverfahrens für die Herstellung des Gegenwerkzeugs (2) sowie mindestens eine Umformeinrichtung oder mindestens ein Umformwerkzeug (2), die/das für eine lokal definierte inkrementelle Umformung des Halbzeugs (3) ausgebildet ist, Bestandteil der Vorrichtung sind.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Umformeinrichtung, das mindestens eine Umformwerkzeug (2) und eine Einrichtung, die zum additiven Fertigen des Gegenwerkzeugs (1) ausgebildet ist, an einer Führung oder Achskinematik (5) bewegbar befestigt und mittels der elektronischen Bewegungssteuerung lokal definiert in mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad bewegbar sind.
Vorrichtung nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, die zum additiven Fertigen des Gegenwerkzeugs (1) ausgebildet ist, mit mindestens einem Druckkopf (4) und/oder mindestens einem Extruder gebildet ist.