Festwalzen von Schweißnähten

Die beiden Forschungsvorhaben "Erhöhte Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen in der Windenergie durch Festwalzen" der Leibniz Universität Hannover und "Festwalzen von Schweißkonstruktionen" des Fraunhofer Instituts IFW in Freiburg, in denen wir Mitglied des projektbegleitenden Ausschusses sind, haben uns dazu veranlasst, ein internes Projekt zu starten, das sich mit diesem Themenkomplex auseinandersetzt.

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Ziele der Entwicklung sind:

  • Entwicklung und Konstruktion eines Werkzeugs, das die Anforderungen einer "undefinierten Schneide" einer Schweißnaht erfüllt.  Zu diesen Anforderungen gehören:
    • Hohe Toleranzen
    • Hohe Störkanten
    • Hohe Walzkräfte aufgrund hoher Materialfestigkeiten
    • Gefahr von Taschen bzw. von durch den Wälzkörper nicht erreichbaren Oberflächen
  • Entwicklung und Konstruktion einer mobil einsetzbaren Schweißvorrichtung
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GlaKu - Glattwalzen von Kunststoffen

Seit Oktober 2018 entwickeln wir in Eigenregie eine mögliche Werkzeuglösung zum Glattwalzen von Kunststoffen.

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Ziele der Entwicklung sind:

  • In großen 3D-Druckern einsetzbares Werkzeug
  • Gezielte, stabile oder dynamisch gesteuerte Beheizung des Wälzkörpers
  • Möglichkeit der Freiformflächenbearbeitung ("Kugelkörper")
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HyTraMeS - Hydromechanical Force Transmission And Measuring System

Das HyTraMeS-System ist eine vollständige Neuentwicklung der Ingenieurbüro Lehmann GmbH.  Es stellt eine völlig neue Lösung dar, Walz- und Umformkräfte auf die zu bearbeitenden Werkstücke und Oberflächen zu übertragen.  HyTraMeS steht dabei für "Hydromechanical Force Transmission and Measuring System", das Walz- und Umformkräfte in einer Kombination aus hydraulischen und mechanischen Komponenten überträgt und unmittelbar über Kraft überwach-/mess-, kontrollier- und steuerbar macht.

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Das eingetragene HyTraMeS-Verfahren ist Basis einer ganzen Reihe von Werkzeugvarianten und Lösungen.  Zunächst ist das Verfahren für die Außenbearbeitung konstruiert.  Hier werden zylindrische oder konische Konturen genauso unterstützt, wie Planflächen, Übergangsradien und sphärische Flächen.

In nachfolgenden Lösungen wird HyTraMeS auch für die Innenbearbeitung konstruiert werden.

Die drei HyTraMeS-Varianten

  1. HyTraMeS-Rigid:  Das Kraftübertragungssystem  ist vollständig steif ausgelegt und ermöglicht die  umfassende Kontrollierbarkeit der Walz- und Umformkraft.  
  2. HyTraMeS-Spring:  Das Rigid-System wird  ergänzt durch eine mechanische Einheit für den variablen  Kraftauf- und -abbau bei weiterhin umfassender  Kontrollierbarkeit der Walz- und Umformkraft.  
  3. HyTraMeS-Full:  Sowohl das Rigid- als auch das  Spring-System können ergänzt werden durch eine vollständige  Steuerbarkeit sowohl der Walz-/Umformkraft, der Federkennlinie  und des Hubs des Walzkörperhalters.  Das Full-System besitzt dabei ein  vollständig geschlossenes Hydrauliksystem zur aktiven Steuerung der Kraft und  des Hubs.  Es handelt sich hierbei um ein Werkzeugsystem, das zusätzlich  eine Prozesssteuerung benötigt.

Einsatzgebiete/Anwendungen der HyTraMeS-Varianten

  1. HyTraMeS-Rigid  
    • Um-/Einformen von Nuten    
    • Bördeln von Werkstückrändern    
    • Festwalzen unter vollständig kontrollierten Kraftbedingungen z. B. von    zylindrischen, leicht konischen Flächen und Übergangsradien    
    • Bei Einsatz von entsprechender Maschinensteuerung alle Glatt- und    Festwalzanwendungen
  2. HyTraMeS-Spring  
    • Alle Glatt- und Festwalzanwendungen, die heute mit mechanischen und z.    T. hydrostatischen Werkzeugen gelöst werden
  3. HyTraMeS-Full  
    • Alle Glatt-/Festwalz- und Umformanwendungen mit vollständiger Kontrolle    und Regelung der Steifigkeit, Federkennlinie, Kraftentfaltung und    Kraftverweilung

Besonderheiten von HyTraMeS

  • Das verwendete Hydrauliksystem ist vollständig geschlossen und damit unempfindlich gegenüber Einflüssen aus der Vorbearbeitung bzw. während des Prozesses.  Sowohl Spanbeschuss als auch ein Verharzen oder Verkleben der Komponenten stellen dadurch keine Probleme dar.
  • Die Messung der Walz- und Unformkraft erfolgt direkt in Form  eines Kraftsensors.  Es erfolgt keine Druckmessung, die in eine  resultierende Kraft übersetzt oder umgerechnet werden müsste.  Der Sensor  liefert die unmittelbar wirkende Kraft.  
  • HyTraMeS-Rigid eignet sich hervorragend  für Umformprozesse, in denen es notwendig ist, dass sich  die Geometrie des Werkzeugs während des Prozesses nicht verändert.    Dadurch ist sichergestellt, dass die Zustellung des Werkzeugs punktgenau  erfolgt.  Durch den eingesetzten Kraftsensor ist die Maschine oder eine  Prozessüberwachung und -regelung jederzeit über die wirkende Kraft informiert  und kann bei Einsatz einer Prozesssteuerung bei Bedarf regeln.  
  • Ähnlich den Glatt- und Festwalzwerkzeugen auf Basis mechanischer Federn  oder auf Basis hydrostatischer Lagerung,  erlaubt HyTraMeS-Spring einen passiven,  kontrollierten, einstellbaren Kraftauf- und  -abbau.  HyTraMeS-Full erlaubt dies  ebenfalls und ermöglicht zudem noch ein durch die Maschinensteuerung aktiv  geregelten Kraftauf- und -abbau.  
  • HyTraMeS-Spring und HyTraMeS-Full erlauben  es, selbst größere Werkstücktoleranzen auszugleichen.  
  • HyTraMeS-Full ist in der Lage, sowohl  einen kontrollierten Kraftauf- und -abbau zu  gewährleisten als auch den Hub des Walzkörpers aktiv  gesteuert zu beeinflussen.  Dadurch  können Freiformflächen bearbeitet werden, bei denen  sich das Werkzeug selbständig an die Kontur innerhalb von Millisekunden  anpasst.  Weiterhin können exzentrische  Bauteile bearbeitet werden, ohne dabei die Exzentrizität im  CNC-Programm abbilden zu müssen.  Weiterhin  kann HyTraMeS-Full sicherstellen, dass auf der  Oberfläche immer die gewünschte, parametrierte  Kraft aufgebracht wird.  Es kann selbst  ein Kräfteverlauf (an-/absteigend, variabel)  realisiert werden.  Die Überwachung und Regelung erfolgt  dabei volldigital.  
  • Jede HyTraMeS-Variante erlaubt die Messung der wirkenden  Walz-/Umformkraft in Millisekunden-Auflösung.  Dies  ermöglicht eine lückenlose Prozessüberwachung zur  Erkennung von Prozessfehlern, zur Sicherstellung  der Prozesssicherheit, zur Detektion  von Werkzeug- oder Werkstückbrüchen,  zur Dokumentation kritischer Prozesse (z. B.  dokumentationspflichtige Bauteile).  
  • Alle HyTraMeS-Varianten unterstützen  den Industrie-4.0-Gedanken, indem die Werkzeuge eine  Eigenintelligenz besitzen.  
    • Die Rigid- und Spring-Varianten kennen sich selbst, wissen über    Standzeiten, Kräfte und Wartungsintervalle bescheid und melden im Prozess    wirkende Walz- und Umformkräfte.    
    • Die Full-Variante erlaubt zudem eine volldigitale Steuerung der    wirkenden Kraft und des Hubs des Walzkörperhalters während des    Bearbeitungsprozesses.
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"Glattwalzen und Festwalzen in der Praxis"

In unserer digitalen Schublade haben wir unser Fachbuch, das wir ausgesuchten Kunden kostenlos und im Eigenverlag übergeben.  Es enthält unschätzbares Know-how und Praxistipps rund um das Thema Glattwalzen und Festwalzen.

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EHIP - Entwicklung und Herstellung eines einsetzbaren Industrie-4.0-Piloten

Im Juni 2017 haben wir als Ingenieurbüro Lehmann GmbH das Programm EHIP ins Leben gerufen.

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Hierfür haben wir insgesamt sechs Partner aus dem Bereich der Werkzeugherstellung, der Prozessassistenzsysteme, der Automatisierung und des Sondermaschinenbaus, der Softwareentwickung auf Shop-Floor-Ebene und einer Universität.  Ziel ist die Entwicklung und Herstellung eines Industrie-4.0-Piloten, den wir planen, zusammen mit einem Kunden konkret umzusetzen.

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