DE10317880B3

DE10317880B3 - Verfahren zur automatisierten Umformung von Werkstücken

Info

Publication number: DE10317880B3
Application number: DE2003117880
Authority: DE
Inventors: Timo Dipl.-Ing. Schäfer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-04-18

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur automatisierten Umformung von dünnwandigen Werkstücken, bei dem das Werkstück zur Umformung einer hämmernden Bearbeitung mit einem formungebundenen Bearbeitungswerkzeug unterzogen wird, bei der das Werkstück und/oder das Bearbeitungswerkzeug mit einer angesteuerten Handhabungseinrichtung auf einer Bahn geführt wird, während ein Formgebungselement des Bearbeitungswerkzeugs mit einem Hammer-Bär-Antrieb hämmernd gegen das Werkstück gestoßen wird. DOLLAR A Das beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Werkstück vollumfänglich an Seitenkanten eingespannt wird.

Description

Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Umformung von dünnwandigen Werkstücken, bei dem das Werkstück zur Umformung einer hämmernden Bearbeitung mit einem formungebundenen Bearbeitungswerkzeug unterzogen wird.
Ein bevorzugtes technisches Anwendungsgebiet des Verfahrens ist die Herstellung von Prototypen bzw. Fertigprodukten aus plastisch verformbaren Werkstoffen, die als dünnwandige Werkstücke vorliegen.
Stand der Technik
Grundsätzlich können Fertigungsprozesse in substraktive, additive und formative Prozesse eingeteilt werden. Substraktive Prozesse heben Material vom Werkstück ab und umfassen alle spanenden Fertigungsverfahren. Additive Prozesse fügen dem Werkstück Material hinzu und formative Prozesse prägen oder verformen das Werkstück, beispielsweise durch Aufdrücken von Modellen oder Formen.
Bei dem vorliegenden Verfahren handelt es sich um ein formatives Umformverfahren, so dass im Folgenden auf die bekannten formativen Umformverfahren auf einem Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung, der Umformtechnik von dünnwandigen Werkstücken, wie Blech, näher eingegangen wird.
Dünnwandige Werkstücke aus plastisch verformbaren Werkstoffen, insbesondere Bleche, werden bislang vor allem durch einfaches Streckziehen oder Tangentialstreckziehen in die gewünschte Form gebracht. Auf Grund der hohen, während dieser Umformprozesse auftretenden Kräfte werden für die vorgenannten Umformprozesse Werkzeugmaschinen eingesetzt, die häufig mit hohen Investitionen verbunden sind.
Beim einfachen Streckziehen werden die zu verformenden Werkstücke an zwei gegenüberliegenden Seiten fest eingespannt. Die Umformung erfolgt durch Verfahren eines Stempels, durch den die gewünschte Form in das Werkstück hineingedrückt wird. Die Reibung zwischen Stempel und Werkstück verhindert bei diesem Umformverfahren allerdings eine gleichmäßige Verteilung der Dehnungen über das Bauteil.
Im Gegensatz hierzu ermöglicht das sog. Tangentialstreckziehen eine gleichmäßige Verteilung der Dehnungen über das Werkstück und gleichzeitig eine höhere Umformung im Mittenbereich. Das Werkstück wird an zwei gegenüberliegenden Seiten in vertikal und horizontal verfahrbare Spannzangen eingespannt und mit diesen vorgespannt bis eine plastische Dehnung im Werkstück erreicht worden ist. Anschließend wird das Werkstück unter Beibehaltung der Vorspannung mit den Spannzangen gegen den Stempel bewegt und durch Verfahren des Stempels oder der Spannzangen die gewünschte Endform hergestellt.
Beispielhafte Einsatzbereiche der vorgenannten Verfahren liegen auf den Gebieten der Verfahrenstechnik, z. B. zur Herstellung von Behältern, Kanälen, Rohren oder Schornsteinen, der Schwimmbadtechnik, z. B. zur Herstellung von Beckenböden und -wänden, Rutschen oder Duschen, der Luft- und Raumfahrttechnik, z. B. zur Herstellung von Tragflächen oder Tanks, des Karosseriebaus, z. B. zur Herstellung von Scheinwerferreflektoren, Karosserieteilen für Kleinserien oder Reparaturteilen, des Klempnerhandwerks, z. B. zur Herstellung von Dächern, Giebeln, Fassaden, Dachrinnen oder Turmspitzen, des Küchengewerbes, z. B. zur Herstellung von Abzugshauben oder Spülbecken, der Lebensmittelindustrie, z. B. zur Herstellung von Dosen oder Töpfen, oder auch des Kunstgewerbes, z. B. zur Herstellung von Designprodukten oder Kunstgegenständen.
Durch einen seit längerer Zeit anhaltenden stetigen Trend zu immer komplexeren Bauteilgeometrien in der Blechteilefertigung bei gleichzeitig deutlich abnehmenden Losgrößen sind den Einsatzmöglichkeiten der konventionellen Blechumformverfahren immer häufiger klare Grenzen gesetzt, da der Anteil der Werkzeugkosten an den Gesamtkosten überproportional hoch ist. Gerade Werkzeugmaschinen mit formgebundenen Werkzeugen, d.h. mit Werkzeugen, mit denen nur eine feste vorgegebene Geometrie eines Werkstückes erzeugt werden kann, weisen in diesem Zusammenhang deutliche Nachteile auf.
In den letzten Jahren wurden daher zunehmend flexible Blechumformverfahren entwickelt und hinsichtlich ihrer Einsatzpotenziale zur wirtschaftlichen Formgebung komplexer Bauteile untersucht. Die Flexibilität eines Blechumformverfahrens ist dabei umso größer, je geringer die Werkzeugbindung an die Endform der Produkte bzw. je unvollständiger der Formzwang während der Umformung ist. Eine Beseitigung der Werkzeugbindung wird durch das Kugelstrahl-, das Schockwellen- und das Laserstrahlumformen erzielt. Das Laserstrahlumformen, das sich aus dem Flammrichten weiterentwickelt hat, arbeitet mit thermischen Spannungen. Beim Kugelstrahl- und Schockwellenumformen handelt es sich um eine flexible Umformung durch Impulsübertragung.
So ist bspw. aus einer Broschüre des Kugelstrahlzentrums Aachen ein Verfahren zum Kugelstrahlumformen von Blechen bekannt, bei dem eine große Zahl von Stahlkugeln mit Durchmessern von 2 – 10 mm strahlförmig auf das Werkstück geschossen und das Werkstück durch die Impulsübertragung umgeformt wird. Eine Variation der Strahlintensität sowie die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug lassen sich mit diesem Verfahren nahezu beliebige Werkstückgeometrien erzeugen.

Ein anderes Verfahren zum flexiblen Erzeugen annähernd beliebiger Geometrien ist aus der nachveröffentlichten DE 102 31 430 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein dünnwandiges Werkstück, insbesondere ein Blech, mit Hilfe eines aktiven Formgebungswerkzeuges in eine Gegenform gehämmert. Während der Bearbeitung werden das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück relativ zueinander mit einer Handhabungseinrichtung bewegt. Bei einer speziellen Ausführungsform erfolgt die Umformung, in dem das Werkstück an zwei gegenüberliegenden Seiten fest eingespannt wird und das Bearbeitungswerkzeug das Blech in eine unterhalb des Werkstücks befindliche Gegenform hinein hämmert.

Aus der DE 36 23 036 A1 ist eine Vorrichtung zur automatischen Herstellung eines eine scharfe Schneidkante aufweisenden Stanzwerkzeugs bekannt, die ein formgebundenes Hämmer-Werkzeug mit einer ersten Antriebsvorrichtung zur selbsttätigen Hin- und Herbewegung des Hämmer-Werkzeugs in Richtung einer Auflage für das Stanzwerkzeug sowie weitere Antriebsvorrichtungen zur selbsttätigen Führung des Hämmer-Werkzeugs am zu bearbeitenden Grat des Stanzwerkzeugs aufweist. Durch den automatischen Hämmervorgang kann ein zum Stanzen dünner Papierbahnen oder Kunststoff-Folien unbrauchbarer Grat des Stanzwerkzeugs mit einer sehr scharfen Schneidkante versehen werden. Es handelt sich hierbei um ein Verfahren zur Massivumformung.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur automatisierten Umformung von dünnwandigen Werkstücken anzugeben, das flexibel einsetzbar ist und mit dem unter Einsatz kostengünstiger Mittel und mit verhältnismäßig geringem konstruktivem Aufwand dünnwandige Werkstücke beliebiger Geometrie gefomt werden können.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Bei dem vorliegenden Verfahren zur automatischen Umformung von dünnwandigen Werkstücken wird das Werkstück zur Umformung einer hämmernden Bearbeitung mit einem formungebundenen Bearbeitungswerkzeug unterzogen, bei der das Werkstück und/oder das Bearbeitungswerkzeug mit einer angesteuerten Handhabungseinrichtung auf einer vorgegebenen Bahn geführt wird, während ein Formgebungselement des Bearbeitungswerkzeugs mit einem Hammer-Bär-Antrieb hämmernd gegen das Werkstück gestoßen wird, wobei das Werkstück vollumfänglich an Seitenkanten eingespannt wird.

Zum inkrementellen Umformen eines dünnwandigen Werkstücks mit Hilfe der vorliegenden hämmernden Bearbeitung wird das Werkstück vollumfänglich auf einem Spanntisch mit Aussparung mit Hilfe eines Niederhalters eingespannt. Das Werkstück wird hierfür an seinem äußeren Rand gegen eine Anschlagfläche des Spanntisches gepresst. Sobald der Spannvorgang, der manuell oder automatisiert abläuft, abgeschlossen ist, wird das Werkstück in Bearbeitungsrichtung in eine im Spanntisch vorgesehene Aussparung verformt, ohne eine formgebundene Matrize einzusetzen, in die das dünnwandige Werkstück hinein gehämmert wird. Vielmehr wird die mit dem Umformprozess herzustellende, geometrische Form alleine unter Zugrundelegung eines Vergleichs zwischen einer Ist-Form und einer Soll-Form des Werkstücks und/oder in Abhängigkeit eines Spannungsverlaufes innerhalb des Werkstücks geregelt.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren ist es somit auf einfache Weise möglich, mit Hilfe einer Handhabungseinrichtung, wie bspw. einem Robotersystem, mit formungebundenen, flexibel einsetzbaren Umformwerkzeugen dünnwandige Werkstücke aus plastisch verformbaren Werkstoffen derart umzuformen, dass Fertigprodukte mit definierter Geometrie bzw. bestimmten Freiformflächen herstellbar sind. Besondere Vorteile des Verfahrens, das ohne den Einsatz formgebundener Gegenformen durchgeführt wird, sind der geringe Investitionsbedarf, die flexible Herstellung von Prototypen, die wirtschaftliche Fertigung kleiner Losgrößen, ein praktisch unbegrenztes Bearbeitungsvolumen sowie ein verbessertes Verhältnis von Arbeitsraum zu Bauraum der Produktionsanlage.

Der Einsatz einer Handhabungseinrichtung für das Umformverfahren wird insbesondere durch die hämmernde Umformung des Blechs ermöglicht, da die Umformkräfte vom Hammerwerkzeug und nicht von der Handhabungseinrichtung selbst aufgebracht werden. Auf die Handhabungseinrichtung wirken somit lediglich die Gewichtskraft des Werkzeugs sowie die Kraft zum Beschleunigen des Hammer-Bären.

Während der Umformung eines dünnwandigen Werkstücks mit der vorliegenden hämmernden Bearbeitung werden in Bearbeitungsrichtung vorzugsweise Zustellungen von 0,1 bis 0,2 mm verwendet. Die Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf vorteilhafte Weise durch eine Vergrößerung der Zustellung des Bearbeitungswerkzeugs in Bearbeitungsrichtung erzielbar.

Vorzugsweise wird während der hämmernden Umformung ein Verlauf der Bahn, auf der das Bearbeitungswerkzeug bewegt wird, unter Zugrundelegung eines Vergleichs zwischen einer Ist-Form und einer Soll-Form des Werkstücks und/oder in Abhängigkeit eines Spannungsverlaufes innerhalb des Werkstücks geregelt. Alternativ ist es aber auch möglich, den gesamten Umformprozess im Vorfeld zu simulieren und anschließend die hämmernde Umformung unter Zugrundelegung der Simulationsergebnisse zu steuern.

In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens sind auf dem Formgebungselement des Bearbeitungswerkzeuges Oberflächenkonturen vorgesehen, so dass auf Grund der hämmernden Umformung des Werkstücks neben der Herstellung von Makrostrukturen mit jedem Hammerschlag auf der dem Bearbeitungswerkzeug zugewandten Werkstückoberfläche gleichzeitig Mikro-Oberflächenstrukturen erzeugbar sind. Derartige Mikro-Oberflächenstrukturen werden bspw. erzeugt, um auf diese Weise Einfluss auf den Strömungswiderstand des Endprodukts, bspw. eines Bauteils für den Flugzeugbau, zu nehmen. Vorzugsweise wird das Formgebungselement derart gewählt, dass sich Mikrostrukturen, wie bspw. eine Haifischhaut, auf der Werkstückoberfläche realisieren lassen.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Werkstück derart vollumfänglich an seinen Seitenkanten auf einem Spanntisch eingespannt wird, dass das Werkstück auf der dem Bearbeitungswerkzeug abgewandten Seite teilweise ein abgeschlossenes Volumen begrenzt. In das von der Werkstückunterseite begrenzte Volumen wird vorzugsweise ein Medium eingebracht, durch das eine formvariable Gegenform realisierbar ist, die während des gesamten Umformprozesses mit der Rückseite des bearbeiteten Werkstücks in Berührung steht. Das in das Volumen eingebrachte Medium sorgt auf diese Weise für eine Stützung des Werkstücks während der Umformung und verhindert eine Umformung des Werkstücks an den hierfür nicht vorgesehenen Stellen. Im Laufe des Umformungsprozesses wird das in dem abgeschlossenen Volumen direkt unterhalb des Werkstückes befindliche Medium verdrängt und entweder komprimiert oder teilweise in einen Ausgleichsbehälter abgeleitet.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, für die formvariable Gegenform eine Flüssigkeit zu verwenden. Als Flüssigkeiten werden entweder Öle, die unter Druck gegen das dünnwandige Werkstück gepresst werden, oder spezielle Flüssigkeiten, die bei kurzer Druckbelastung oder bei angelegter elektrischer Spannung momentan erstarren und so einen Gegenhalt bieten, verwendet. In jedem Fall ist darauf zu achten, dass ein unter Druck stehendes Medium das zu verformende Werkstück auf Grund der Druckbelastung nicht plastisch entgegen der Bearbeitungsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs verformt. Mit Hilfe einer formvariablen Gegenform, die von einer Flüssigkeit gebildet wird, ist auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass das Werkstück ausschließlich lokal in dem Bereich verformt wird, in dem das Formgebungselement des Bearbeitungswerkzeugs mit der Werkstückoberfläche in Kontakt tritt.

Im Gegensatz zu Flüssigkeiten, die unter Druck stehen, und bei denen der Gegendruck stets vorhanden ist, baut sich der Gegendruck bei Flüssigkeiten, die unter einer kurzen Druckbelastung erstarren, nur während eines impulsartigen Umformvorgangs aus. Der Gegendruck einer solchen Flüssigkeit steigt dabei mit zunehmender Umformgeschwindigkeit, d. h. je schneller das Formgebungswerkzeug das dünnwandige Werkstück umformt, desto stärker erstarrt die Flüssigkeit. Derartige Flüssigkeiten sind daher auf besonders vorteilhafte Weise für Hammer geführte Umformprozesse geeignet.

Alternativ zu der vorgenannten Flüssigkeit, können auch Flüssigkeiten, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines magnetischen Feldes erstarren, für eine flexible Gegenform eingesetzt werden. Vorteilhaft bei der Verwendung der bei angelegter elektrischer Spannung bzw. magnetischem Feld erstarrenden Flüssigkeiten ist, dass der Zeitpunkt und/oder der Zeitraum der Erstarrung frei einstellbar ist und somit unter Berücksichtigung prozessspezifischer Parameter wählbar ist.

Neben der Unterstützung des lokalen Umformprozesses, wird durch den Einsatz formvariabler Gegenformen auch die durch den Umformprozess verursachte Lärmemission vermindert. Diese Verminderung der Lärmemission ist darauf zurück zu führen, dass das dünnwandige Werkstück durch den Kontakt mit dem Medium nicht frei schwingen kann.

Alternativ zu den vorgenannten Medien ist es selbstverständlich auch denkbar, andere Wirkmedien, wie unter Druck stehende Gase, Sand oder Stahlkugeln zur Realisierung einer formvariablen Gegenform einzusetzen. Darüber hinaus wird vorzugsweise zwischen Werkstück und für die formvariable Gegenform verwendetem Medium eine elastische Membran bspw. aus Gummi, eingespannt, um das dünnwandige Werkstück vor Beschädigungen zu schützen.

Darüber hinaus ist es für die Herstellung spezieller Formen, vorteilhaft, auf einer dem Bearbeitungswerkzeug gegenüber liegenden Seite des Werkstücks wenigstens ein Stützelement vorzusehen, das, zumindest in einem Endstadium der Umformung, derart mit dem Werkstück in Berührung gebracht wird, dass zum Bearbeitungswerkzeug hin erhabene Strukturen, wie etwa Kanten und/oder Wölbungen, erzeugt werden. Mit Hilfe des vorbeschriebenen Stützelementes ist es somit möglich, Freiformflächen mit einem oder mehreren, dem Bearbeitungswerkzeug zugewandten Spitzen, Kanten oder Plateaus, also quasi lokalen Maxima, herzustellen.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Werkstück zumindest lokal vorgespannt. Auf diese Weise werden ebenfalls die während eines Umformprozesses auftretenden Lärmemissionen reduziert, da Werkstückschwingungen verringert werden.

Eine weitere Ausführungsform sieht die Verwendung von Schablonen vor, die derart auf der dem Bearbeitungswerkzeug zu- und/oder abgewandten Seite des Werkstücks angeordnet sind, dass diese Schablonen das Werkstück während der Bearbeitung zumindest teilweise berühren. Vorzugsweise stehen die Schablonen derart mit dem Niederhalter in Wirkverbindung, dass während das Werkstück mit Hilfe des Niederhalters auf den Spanntisch gespannt wird, auch die Schablonen gegen das Werkstück gepresst werden. Durch die Verwendung der vorbeschriebenen Schablonen werden zum einen ebenfalls Lärmemissionen vermindert, zum anderen stellen derartige Schablonen sicher, dass das dünnwandige Werkstück lediglich in den Bereichen umgeformt wird, die für eine Bearbeitung vorgesehen sind.

Die Umformung des Werkstücks erfolgt mit Hilfe eines an dem Bearbeitungswerkzeug vorgesehenen Formgebungselementes. Für das Formgebungselement sind sowohl symmetrische als auch asymmetrische Gestaltungen denkbar. Ferner ist es denkbar, das Formgebungselement sowohl aus einem einzelnen Werkstoff als auch aus einer Kombination verschiedener Werkstoffe herzustellen. In einer besonders geeigneten Weiterbildung ist das Formgebungselement derart aus einer Kombination unterschiedlicher Werkstoffe aufgebaut, dass wenigstens zwei Bereiche des Formgebungselementes verschiedene Härten aufweisen. Auf diese Weise sind mit einem Arbeitshub des Werkzeugs, während des in Kontakttretens des Formgebungselementes mit der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche, unterschiedliche Eindringtiefen im Werkstück erzeugbar. In diesem Zusammenhang ist es etwa denkbar, für einen ersten Bereich des Formgebungselementes ein gummiartiges Material zu wählen, während ein zweiter Bereich vorzugsweise aus Stahl besteht. Trifft ein derart ausgebildetes Formgebungselement nunmehr auf die Oberfläche des umzuformenden, dünnwandigen Werkstücks, so verhält sich der gummiartige Bereich elastischer als der Stahl, so dass mit einem Arbeitshub des Bearbeitungswerkzeugs Bereiche, die jeweils eine unterschiedliche Eindringtiefe innerhalb des Werkstücks aufweisen, erzeugt werden.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, den Anstellwinkel des Bearbeitungswerkzeuges bzw. des Formgebungselementes gegenüber dem Werkstück unter Zugrundelegung eines Vergleichs zwischen einer Ist-Form und einer Soll-Form des Werkstücks und/oder in Abhängigkeit eines Spannungsverlaufes innerhalb des Werkstücks zu variieren. Durch eine Variation des Anstellwinkels des Bearbeitungswerkzeugs während eines Umformprozesses sind auf besonders geeignete Weise auch komplizierte geometrische, vorzugsweise asymmetrische Formen, herstellbar.

Von entscheidender Bedeutung für die Qualität des Umformprozesses ist es, dass eine Regelungseinheit die Bahn des von der Handhabungseinrichtung geführten Bearbeitungswerkzeugs unter Zugrundelegung eines Vergleichs zwischen einer Ist-Form und einer Soll-Form des Werkstücks und/oder in Abhängigkeit eines Spannungsverlaufes innerhalb des Werkstückes regelt. Vorzugsweise erfolgt die hämmernde Bearbeitung des dünnwandigen Werkstücks unter Berücksichtigung der Größe der Aussparung im Spanntisch auf einer geschlossenen Bahn von außen nach innen oder von innen nach außen. Die Richtung, in der die einzelnen Bahnen abgefahren werden, wird hierbei entweder konstant gewählt oder verändert. Darüber hinaus ist es denkbar, dass das Bearbeitungswerkzeug auf einer einzigen, zusammenhängenden Spiralbahn von außen nach innen bzw. von innen nach außen bewegt wird.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform wird das Bearbeitungswerkzeug auf Bewegungsbahnen, die parallel zu den jeweils benachbarten Seitenkanten der Aussparung im Spanntisch verlaufen, bewegt. Die gewünschte Soll-Form des Werkstücks wird wahlweise nach einmaligem Abfahren der entsprechenden Bahnkurve oder nach mehrmaligem Abfahren dieser Bahnkurve erzielt.

Eine weitere besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, bei Vorhandensein einer kreisrunden bzw. elliptischen Aussparung im Spanntisch das Bearbeitungswerkzeug während der Umformung sternförmig relativ zum Werkstück zu verfahren. Auch in diesem Fall kann die Richtung, in der die einzelnen Bahnen abgefahren werden, stets die selbe sein oder sich ändern. Vorzugsweise wird die Soll-Form des Werkstücks erst nach mehrmaligem Abfahren der einzelnen Bahnkurven erreicht.

Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren nochmals erläutert. Hierbei zeigen:
1 Prinzipdarstellung des vorliegenden Verfahrens zur automatisierten Umformung von Werkstücken;
2 Aufspannung eines dünnwandigen Werkstücks mit bzw. ohne Vorspannung;
3 Aufspannung eines dünnwandigen Werkstücks mit Schablonen;
4 Prinzipdarstellung des vorliegenden Verfahrens zur automatisierten Umformung von Werkstücken mit integrierter Prozessüberwachung;
5 Darstellung des vorliegenden Verfahrens zur automatisierten Umformung von Werkstücken mit formvariabler Gegenform;
6 Gegenüberstellung der Auswirkungen einer punktuellen Krafteinwirkung auf ein eingespanntes Werkstück mit bzw. ohne formvariabler Gegenform;
7 Darstellung der Bahnstrategie mit mehreren in sich geschlossenen Bahnkurven;
8 Darstellung der Bahnstrategie mit einer Vielzahl einzelner Bahnkurven;
9 Ablaufschema des vorliegenden Verfahrens zur Herstellung symmetrischer Werkstücke;
10 Ablaufschema des vorliegenden Verfahrens zur Herstellung von Werkstücken komplexer Geometrie;
11 Herstellung eines symmetrischen Formkörpers mit in Richtung des Bearbeitungswerkzeugs ausgebildeten Strukturen;
12 Herstellung eines asymmetrischen Formkörpers mit in Richtung des Bearbeitungswerkzeugs ausgebildeten Strukturen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Prinzipdarstellung des vorliegenden Verfahrens zur automatisierten Umformung eines Werkstückes 1. Das Werkstück 1 ist vollumfänglich an den Seitenrändern auf einem Spanntisch 6 aufgespannt. Innerhalb des Spanntisches 6 ist ein Hohlraum 17 vorgesehen, in den das dünnwandige Werkstück 1 während einer Bearbeitung durch ein Bearbeitungswerkzeug 3 hinein verformt wird. Das Bearbeitungswerkzeug 3 ist an einer Handhabungseinrichtung 2 befestigt und wird durch diese auf einer vorgegebenen Bahn relativ zum Werkstück 1 geführt. Während das Bearbeitungswerkzeug 3 auf einer Bahnkurve relativ zum Werkstück 1 bewegt wird, stößt ein mit einem Hammer-Bär-Antrieb 5 angetriebenes Formgebungselement 4 des Bearbeitungswerkzeugs 3 hämmernd gegen das Werkstück 1.
Sowohl das Verfahren als auch die Zustellung des Bearbeitungswerkzeugs 3 in Bearbeitungsrichtung erfolgt durch Bewegen der Handhabungseinrichtung 2. Nachdem in das dünnwandige Werkstück 1 die gewünschte Kontur hineingehämmert worden ist, fährt die Handhabungseinrichtung 2 mit dem Bearbeitungswerkzeug 3 in eine Ausgangsposition, das Werkstück 1 wird aus seiner Aufspannung gelöst und das Endprodukt 18 kann dem Spanntisch manuell oder automatisch entnommen werden. In dem vorliegenden Fall stellt das Endprodukt 18 einen pyramidenartig ausgebildeten Hohlkörper dar.
2a zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Spanntisch 6, auf den mit Hilfe eines Niederhalters 7 ein dünnwandiges Werkstück 1 aufgespannt ist. Das Werkstück 1 wird vollumfänglich an seinen Seitenrändern zwischen dem Niederhalter 7 und einer am Spanntisch vorgesehenen Anschlagfläche 19 eingespannt. Auf der Unterseite des dünnwandigen Werkstücks 1 ist ein Hohlraum 17 ausgebildet, in den das Werkstück 1 während der hämmernden Bearbeitung hinein verformt wird, ohne mit den Wandungen des Hohlraums 17 in Berührung zu kommen. Bei dem vorliegenden Verfahren wird keine formgebundene Matrize benötigt. Vielmehr wird der Umformvorgang alleine unter Zugrundelegung eines Vergleichs zwischen einer Ist-Form und einer Soll-Form des Werkstücks und/oder in Abhängigkeit eines Spannungsverlaufes innerhalb des Werkstücks geregelt, um die Soll-Form zu erzielen.
In 2b ist ebenfalls der Querschnitt eines Spanntisches 6 dargestellt. In diesem Fall ist das dünnwandige Werkstück 1 mit Hilfe einer Spannvorrichtung 8 auf dem Spanntisch aufgespannt und derart gedehnt worden, dass innerhalb des Werkstücks eine plastische Verformung von 2 bis 4% erreicht wird. Durch das Vorsehen einer derartigen Vorspannung werden Schwingungen des Werkstücks 1 während der Umformung weitgehend vermieden. Unterhalb des Werkstücks 1 befindet ist auch in diesem Fall ein Hohlraum 17, in den das Werkstück 1 während der Umformung hinein umgeformt wird.
In 3a ist der Querschnitt durch einen Spanntisch 6 dargestellt, auf dem mit Hilfe eines Niederhalters 7 das für die Umformung vorgesehene Werkstück 1 aufgespannt ist. Zusätzlich sind Schablonenelemente 9 vorgesehen, die das Werkstück 1 auf dessen Unterseite lokal berühren. Durch die Verwendung derartiger Schablonenelemente 9 wird die Fläche des Bauteils 1, die durch die Umformung zu Schwingungen angeregt wird, verkleinert, so dass diese Maßnahme vor allem zu einer Minderung der Lärmemission des Umformvorgangs beiträgt. Darüber hinaus wird durch die Verwendung der Schablonenelemente 9 sicher gestellt, dass das dünnwandige Werkstück 1 ausschließlich in den Bereichen umgeformt wird, in denen eine Umformung auch erwünscht ist.
Während die 3a ausschließlich die Befestigung der Schablonenelemente 9 auf der Unterseite des dünnwandigen Werkstücks 1 zeigt, sind die Schablonenelemente 9 in 3b sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberseite des dünnwandigen Werkstücks 1 angeordnet. Die Positionierung bzw. Befestigung der Schablonenelemente 9 auf dem dünnwandigen Werkstück 1 erfolgt mit Hilfe des Niederhalters 7, der mit den Schablonenelementen 9 derart verbunden ist, dass während des Spannens durch den Niederhalter 7 auch die Schablonenelemente 9 mit dem Werkstück in Berührung gebracht werden. Während des Spannvorgangs werden die Seitenränder des Werkstücks 1 sowie Teile der Schablonenelemente 9 zwischen einer an dem Spanntisch 6 vorgesehenen Anschlagfläche 19 und dem Niederhalter 7 eingespannt.
4 stellt schematisch das vorliegende Verfahren zur automatisierten Umformung von dünnen Werkstücken dar, bei dem der Umformprozess mit Hilfe mehrerer Sensorelemente 12 überwacht und durch eine Auswerteeinheit 10 sowie eine Robotersteuerung 11 geregelt wird. Um die Ist-Form des Werkstückes 1 während des Umformprozesses zu erfassen, wird mit Hilfe von Sensorelementen 12, die sowohl oberhalb als auch unterhalb des Werkstücks 1 angeordnet sein können, der jeweilige Abstand der Werkstückoberfläche zu den Sensoren 12 ermittelt. Die oberhalb und/oder unterhalb des Werkstücks 1 erfassten Abstände zwischen den Sensorelementen 12 und der Werkstückoberfläche werden an eine Auswerteeinheit 10 übertragen, die unter Zugrundelegung dieser, bei einer Messung sowohl oberhalb als auch unterhalb des Werkstücks ermittelten Messwerte die Ist-Form sowie die Dicke des Werkstücks 1 während der Umformung ermittelt. Unter Berücksichtigung eines Vergleichs der Ist-Form des Werkstücks 1 mit einer Soll-Form generiert die Auswerteeinheit 10 Regelgrößen, die an eine Robotersteuerung 11 weiter geleitet werden. Die Robotersteuerung 11 wandelt diese Regelgrößen in Steuersignale um, mit denen die Handhabungseinrichtung 2 sowie das Bearbeitungswerkzeug 3 gesteuert werden. Auf diese Weise wird ein geschlossener Regelkreis realisiert.
Soll neben der aktuellen Form auch die momentane Verteilung der Dicke des dünnwandigen Werkstückes 1 aufgenommen werden, so bietet sich vor allem der Einsatz eines 3D-Laserscanners als Sensorelemente 12, das oberhalb des dünnwandigen Werkstücks angeordnet wird an. Auch in diesem Fall wird das dünnwandige Werkstück 1 jeweils von der Ober- und von der Unterseite vermessen. Aus den Messwerten, die der 3D-Laserscanner an die Auswerteeinheit 10 weiterleitet, lässt sich auf die Ist-Form des Werkstücks 1 schließen und auf Grund des zusätzliche Vorsehen von Abstandsmesssensoren an der Unterseite des dünnwandigen Werkstücks 1 lässt sich gleichzeitig die Verteilung der Dicke des dünnwandigen Werkstückes auf vorteilhafte Weise berechnen.
Im unteren Teil der 4 sind die Ein- und Ausgangssignale der Auswerteeinheit 10 zur online-Regelung der Form bzw. der Dicke des Werkstückes dargestellt. Als Eingangsgrößen werden der Auswerteeinheit 10 Informationen über die Ist-Form und ggf. Ist-Dicke des Werkstücks (X1), über die Soll-Form des Werkstücks (X2), über die Form des Formgebungswerkzeugs (X3) sowie technische Daten des Bearbeitungswerkzeugs 3 und der Handhabungseinrichtung 2 (X4) zur Verfügung gestellt. Unter Zugrundelegung dieser Eingangssignale (X1, X2, X3, X4) generiert die Auswerteeinheit 10 als Ausgangssignale sowohl ein Steuersignal für die Robotersteuerung 11 (Y1) als auch ein Steuersignal für das Bearbeitungswerkzeug 3 (Y2). Durch die in 4 dargestellte Kombination der Auswerteeinheit 10 mit der Robotersteuerung 11 wird ein hämmernd ausgeführter, inkrementeller Streckziehvorgang online regelbar. Darüber hinaus ist es mit dem in 4 dargestellten Verfahren zur Regelung des Umformvorgangs möglich, den gesamten Umformvorgang in Form einer Vielzahl von Zwischenprodukten darzustellen, und auch einzelne Parameter des darauf folgenden inkrementellen Streckziehvorgangs neu einzustellen. Je nach gewünschter Genauigkeit der Umformung wird eine entsprechende Parameterkorrektur des inkrementellen Streckziehvorgangs nach einer Bahn oder jedem Schlag durch die Auswerteeinheit 10 berechnet und durch die Robotersteuerung 11 in Steuersignale umgesetzt.
In 5 ist eine Variante des vorliegenden Verfahrens zur automatisierten Umformung von dünnen Werkstücken dargestellt, bei der eine Flüssigkeit als formvariable Gegenform 13 eingesetzt wird. Bei der Flüssigkeit handelt es sich um ein Öl, das unter Druck derart gegen das dünnwandige Werkstück 1 gepresst wird, dass das Werkstück zwar gestützt aber auf Grund der durch die Flüssigkeit auf das Werkstück 1 einwirkenden Druckbelastung nicht plastisch verformt wird. Mit einer derartigen, formvariablen Gegenform 13 wird vermieden, dass sich das dünnwandige Werkstück 1 außer in dem Bereich, in dem das Bearbeitungswerkzeug 3 angreift, noch an anderen Stellen verformt.
Die Flüssigkeit, die den formvariablen Gegenhalter bildet und sich im Kontakt mit der Werkstückunterseite befindet, wird während der Umformung des dünnwandigen Werkstücks 1 verdrängt. Um den Druck innerhalb des abgeschlossenen Volumens, das teilweise durch das aufgespannte Werkstück 1 begrenzt wird, konstant zu halten, ist ein Ausgleichsbehälter 14 vorgesehen, in den verdrängtes Fluid durch eine Ausgleichsleitung einströmen kann.
In 6 sind die Auswirkungen zweier Belastungsfälle gegenüber gestellt, bei denen die, bspw. durch einen Umformprozess hervorgerufene Kraft F jeweils punktuell auf ein eingespanntes, dünnwandiges Werkstück einwirkt. Die gestrichelten Linien stellen jeweils den Zustand des Werkstücks vor der Belastung dar. Die durchgezogenen Linien zeigen dagegen die Form des Werkstücks während des Auftretens der Belastung F.
In der linken Abbildung der 6 wirkt die Kraft F auf ein Werkstück 1 ein, das ohne Einsatz einer Gegenform auf einem Spanntisch aufgespannt ist. Das dünnwandige Werkstück 1 wird auf Grund der einwirkenden Kraft F über die gesamte Länge zwischen dem Belastungspunkt und der Einspannung gestreckt.
Bei dem in der rechten Abbildung dargestellten Spanntisch 6 befindet sich innerhalb des Hohlraumes 17, der unterhalb des Werkstücks 1 angeordnet ist, eine formvariable Gegenform. Bei einer Krafteinwirkung F auf die Oberfläche des Werkstücks 1, erfolgt die Verformung des Werkstücks 1, auf Grund der durch die formvariable Gegenform ausgeübten Gegenkraft F_i, lediglich lokal.
Die 7 und 8 zeigen unterschiedliche Bahnkurven, die von einem Bearbeitungswerkzeug während der hämmernden Umformung eines dünnwandigen, plastisch verformbaren Werkstücks abgefahren werden.
In 7 sind in einer Draufsicht bzw. in einer Querschnittsdarstellung zwei Bahnstrategien dargestellt, mit denen symmetrische Formkörper, wie bspw. Pyramiden oder Halbkugeln, aus einem dünnwandigen Werkstück herzustellen sind. Das dünnwandige Werkstück wird unter Berücksichtigung der Form der Aussparung des Spanntisches auf geschlossenen Bahnen 15 von außen nach innen oder von innen nach außen bearbeitet. Bei der Bearbeitung wird das Werkstück unter Zugrundelegung einer Soll-Form in die Aussparung gehämmert. Die Richtung, in der die einzelnen Bahnen abgefahren werden, kann dabei stets dieselbe sein oder sich ändern.
Während das Bearbeitungswerkzeug bei der Herstellung eines pyramidenartigen Formkörpers stets parallel zu den jeweils benachbarten Seitenkanten der Aussparung des Spanntisches bewegt wird und an den Eckpunkten jeweils eine Richtungsänderung um 90° ausführt, ist es bei der Herstellung eines halbkugelartigen Formkörpers auch möglich, das Bearbeitungswerkzeug auf einer einzigen, zusammenhängenden Spiralbahn von außen nach innen oder von innen nach außen zu bewegen.
Im Gegensatz zu den in 7 dargestellten Bahnstrategien wird die Soll-Form des Werkstücks bei Verwendung der in 8 dargestellten Bahnstrategien erst nach Abfahren einer Vielzahl von nicht geschlossenen Einzelbahnen 16 erzielt. Die Einzelbahnen 16 werden zur Erzeugung der Soll-Form jeweils einmal oder mehrmals abgefahren.
In der linken Abbildung der 8 ist eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsdarstellung der bei der Herstellung eines asymmetrischen Formkörpers eingesetzten Bahnstrategie zu sehen. Das Bearbeitungswerkzeug wird während der Umformung des Werkstücks auf jeweils zu zwei gegenüberliegenden Seitenkanten der Aussparung des Spanntisches parallelen Einzelbahnen 16 verfahren. Gleichzeitig wird die Schlagkraft und/oder die Zustellung in Bewegungsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs derart verändert, dass das Werkstück in einem Bereich, der in dieser Darstellung rechts der Mittelachse liegt, stärker verformt wird als in den übrigen Bereichen.
Das Bearbeitungswerkzeug wird relativ zum Werkstück entweder stets in die gleiche Richtung verfahren oder die Bewegungsrichtung wird geändert, nachdem eine Einzelbahn 16 abgefahren worden ist.
Die rechte Abbildung der 8 zeigt eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsdarstellung der bei der Herstellung eines halbkugelartig ausgebildeten Formkörpers eingesetzten Bahnstrategie. Der Spanntisch weist hierbei eine kreisrunde oder elliptische Aussparung auf. Zur Herstellung der gewünschten Form wird das dünnwandige Werkstück in die Aussparung eingehämmert, indem Einzelbahnen 16 sternförmig in stets derselben Bewegungsrichtung abgefahren werden oder die Bewegungsrichtung prozessbedingt geändert wird.
In 9 ist ein Ablaufschema des vorliegenden Verfahrens zur automatisierten Umformung von dünnen Werkstücken dargestellt, mit dem symmetrische Endformen, wie bspw. Halbkugeln, Kegel oder Pyramiden herstellbar sind. In Phase A wird das Bearbeitungswerkzeug 3 in einem nicht aktiven Zustand zur Startposition verfahren. In Phase B senkt sich das Bearbeitungswerkzeug 3, das nunmehr aktiv hämmert, um die Zustellung Δz ab. Bei Erreichen von Phase C fährt das Bearbeitungswerkzeug 3 eine geschlossene Bahn (z. B. eine Kreis- oder Rechteckbahn) ab, um das dünnwandige Werkstück 1 um die Zustellung Δz in den Hohlraum des Spanntisches hinein zu verformen. In Phase D wird das Bearbeitungswerkzeug 3, sofern der Abstand des Bearbeitungswerkzeugs vom Mittelpunkt des Werkstücks größer als der Abstand der einzelnen, vorgegebenen Bahnen zu einander ist, um den Versatz Δx in Richtung der Werkstückmitte zur Anfangsposition der nächsten Bahn verfahren. Im Anschluss an den vorgenannten, seitlich gerichteten Verfahrvorgang wird erneut mit den Arbeitsschritten der Phase B begonnen.
Falls nach Abschluss der Phase D der Abstand des Bearbeitungswerkzeugs 3 vom Mittelpunkt des Werkstücks kleiner oder gleich dem Abstand der einzelnen Bahnen zu einander ist, fährt das Bearbeitungswerkzeug 3, wie in Phase E zu sehen ist, direkt zur Werkstückmitte. In der anschließenden Phase F senkt sich das Bearbeitungswerkzeug 3 erneut um die Zustellung Δz ab. In der den Umformvorgang abschließenden Phase G wird das Bearbeitungswerkzeug 3 vom Werkstück 1 abgehoben und in die, in Phase A dargestellte Ausgangsposition gefahren.
Mit dem in 10 schematisch dargestellten Ablaufschema des gezeigten Verfahrens sind Werkstücke mit komplizierter Geometrie herstellbar. Das Ausgangsprodukt ist in diesem Fall das mit dem in 9 gezeigten Verfahren hergestellte Zwischenprodukt. In Phase A fährt das Bearbeitungswerkzeug 3 in eine für die Bearbeitung vorgesehene Startposition. Anschließend wird das Bearbeitungswerkzeug 3 in Phase B derart geschwenkt, dass das Werkzeug 3 eine gegenüber der Werkstückoberfläche senkrechte Position einnimmt. Gleichzeitig wird das Bearbeitungswerkzeug 3 aktiviert und um die Zustellung Δz in Bearbeitungsrichtung abgesenkt. In der Phase C fährt das Bearbeitungswerkzeug 3 von innen nach außen eine Spiralbahn ab bis der Umfang einer zu fertigenden Tasche hergestellt worden ist. Falls die endgültige Tiefe der Tasche noch nicht erreicht ist, wird das Bearbeitungswerkzeug, wie in Phase D zu sehen ist, wieder zur Mitte der Tasche bewegt und mit dem in Phase B dargestellten Arbeitsschritt begonnen. Ist hingegen die endgültige Tiefe der Tasche erreicht, wird das Bearbeitungswerkzeug 3, wie in Phase E zu sehen ist, vom Werkstück 1 abgehoben, in eine Ausgangsposition gefahren und deaktiviert.
In den 11 und 12 ist die Verwendung eines Stützelementes 20 während der hämmernden Bearbeitung eines Werkstücks 1 dargestellt. Durch den Einsatz derartiger Stützelemente 20 ist es insbesondere möglich, Freiformflächen mit einem oder mehreren, dem Bearbeitungswerkzeug zugewandten Spitzen, Kanten oder Plateaus, also quasi lokalen Maxima, herzustellen.
11 zeigt in diesem Zusammenhang ein vollumfänglich eingespanntes Werkstück 1 sowie ein Stützelement 20, das auf einer dem Bearbeitungswerkzeug (in dieser Ansicht nicht dargestellt) gegenüber liegenden Seite, mittig unterhalb des Werkstücks 1 angeordnet ist. In 11a ist ein Zwischenschritt bei der Herstellung der gewünschten Endform zu sehen. Das dünnwandige Werkstück 1 ist bereits einer hämmernden Umformung unterzogen worden, so dass das Werkstücks 1 nunmehr das Stützelement 20 berührt. 11b zeigt das umgeformte Werkstück 1 nach Beendigung des Umformprozesses. Mit Hilfe des Stützelementes 20 ist eine Freiformfläche hergestellt worden, die in der Mitte ein lokales Maximum in Form einer Spitze oder Kante aufweist.
12 zeigt, wie mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie durch den Einsatz wenigstens eines Stützelementes scharfe Kanten, Rillen bzw. Einkerbungen herstellbar sind. In diesem Fall ist das Stützelement 20 aussermittig unterhalb des dünnwandigen Werkstücks 1 angeordnet. In 12a ist die gesamte Anordnung nach einer ersten Umformphase zu sehen, wobei das Werkstück das flächig ausgebildete Stützelement lokal berührt. In 12b ist das Stützelement 20 sowie das dünnwandige Werkstück nach Abschluß des Umformprozesses dargestellt. Das Werkstück 1 ist derart einer hämmernden Bearbeitung unterzogen worden, das in einem Bereich links des Stützelementes 20 eine Rinne erzeugt worden ist, während oberhalb des Stützelementes 20 ein Plateau herausgearbeitet worden ist, das über eine scharfe Kante von der Rinne getrennt ist.

1: Werkstück
2: Handhabungseinrichtung
3: Bearbeitungswerkzeug
4: Formgebungselement
5: Hammer-Bär-Antrieb
6: Spanntisch
7: Niederhalter
8: Spannvorrichtung
9: Schablonenelement
10: Auswerteeinheit
11: Robotersteuerung
12: Sensoren
13: formvariable Gegenform
14: Ausgleichsbehälter
15: geschlossene Bahn
16: Einzelbahn
17: Hohlraum
18: Endprodukt
19: Anschlagfläche
20: Stützelement
X1: Online-Information über die Ist-Form bzw.
: Ist-Dicke des Werkstücks
X2: Information über die Soll-Form bzw. Soll-
: Dicke des Werkstücks
X3: Information über die Form des
: Bearbeitungswerkzeugs
X4: technische Daten des Formgebungselementes
: sowie der Handhabungseinrichtung
Y1: Steuersignale für die Robotersteuerung
Y2: Steuersignale für das Umformwerkzeug

Claims

Verfahren zur automatisierten Umformung von dünnwandigen Werkstücken, bei dem das Werkstück (1) zur Umformung einer hämmernden Bearbeitung mit einem formungebundenen Bearbeitungswerkzeug (3) unterzogen wird, bei der das Werkstück (1) und/oder das Bearbeitungswerkzeug (3) mit einer angesteuerten Handhabungseinrichtung (2) auf einer Bahn geführt wird, während ein Formgebungselement (4) des Bearbeitungswerkzeugs (3) mit einem Hammerbär-Antrieb (5) hämmernd gegen das Werkstück (1) gestoßen wird, wobei das Werkstück (1) vollumfänglich an Seitenkanten eingespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf der Bahn unter Zugrundelegung eines Vergleichs zwischen einer Ist-Form und einer Soll-Form des Werkstücks (1) geregelt wird
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Bahn unter Zugrundelegung eines Spannungsverlaufs innerhalb des Werkstücks (1) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) derart über einer Ausnehmung eingespannt wird, dass ein geschlossenes Volumen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das geschlossene Volumen ein Medium eingefüllt, mit dem Werkstück (1) in Berührung gebracht und mit einem Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in das geschlossene Volumen ein Fluid, insbesondere ein Öl, eingefüllt und mit dem Werkstück (1) in Berührung gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in das geschlossene Volumen ein Fluid eingefüllt und mit dem Werkstück (1) in Berührung gebracht wird, das auf Grund einer auf das Fluid einwirkenden Kraft und/oder einer Veränderung einer auf das Fluid einwirkenden Kraft seine Viskosität ändert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das geschlossene Volumen ein Fluid eingefüllt und mit dem Werkstück (1) in Berührung gebracht wird, das bei Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines magnetischen Feldes seine Viskosität ändert und dass die an das Fluid angelegte elektrische Spannung bzw. das magnetische Feld während der Umformung des Werkstücks (1) prozessangepasst variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Bearbeitungswerkzeug (3) gegenüber liegenden Seite des Werkstücks (1) wenigstens ein Stützelement (20) vorgesehen wird und das Werkstück (1) zumindest in einem Endstadium der Umformung mit dem Stützelement (20) derart in Berührung gebracht wird, dass zum Bearbeitungswerkzeug (3) gerichtete Kanten und/oder Wölbungen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) zumindest lokal vorgespannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Unterseite, die einer Oberseite des Werkstücks (1), gegen die das Bearbeitungswerkzeug (3) gestossen wird, gegenüber liegt und/oder auf der Oberseite wenigstens ein Schablonenelement (9) derart angeordnet wird, dass das Schablonenelement (9) die Unterseite und/oder die Oberseite des Werkstücks (1) zumindest teilweise überdeckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formgebungselement (4) eingesetzt wird, das über zumindest zwei Werkstoffe, die unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften aufweisen, verfügt, und dass das Bearbeitungswerkzeug (3) mit dem Formgebungselement (4) derart gegen das Werkstück (1) gestoßen wird, dass die zumindest zwei Werkstoffe während der Umformung mit dem Werkstück (1) in Kontakt gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formgebungselement (4) verwendet wird, das zumindest zwei Werkstoffe aufweist, die unterschiedliche Elastizitäten, Härten und/oder Oberflächenspannungen aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formgebungselement (4) eingesetzt wird, dessen Oberfläche derart strukturiert ist, dass während der Umformung auf eine Werkstückoberseite eine Oberflächenstruktur aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass während der Umformung Werkstückparameter ermittelt sowie ausgewertet werden und dass unter Zugrundelegung der erfassten Werkstückparameter die Umformung des Werkstücks (1) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückparameter mit einem optischen und/oder einem akustischen Messverfahren erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstückparameter zumindest lokal eine Dicke des Werkstücks (1) erfasst wird.