Prozessmodelle zum Drei-Rollen-Schubbiegen von Rohrprofilen

Das Drei-Rollen-Schubbiegen (DRSB) ist neben dem Drei-Rollen-Biegen eines der industriell am häufigsten angewendeten Freiformbiegeverfahren zur Herstellung gebogener Profile (insbes. Rohre) mit großen Radien und Radienverläufen. Die Gestaltgebung erfolgt kinematisch. Der Vorteil gegenüber formgebundenen Biegeverfahren ist die hohe Fertigungsflexibilität, woraus ein großes Teilespektrum bei gleichen Biegewerkzeugen resultiert. Das DRSB wird von einer Vielzahl an Prozesseinflüssen bestimmt. Dazu zählen unter anderem Maschinennachgiebigkeiten und Halbzeugschwankungen der Werkstoffeigenschaften sowie der Querschnittsgeometrie. Das bestehende analytische Modell zur Berechnung der Maschinenparameter ist zu ungenau. Aus diesem Grund werden die Maschineneinstellungen zum DRSB i.d.R. empirisch bestimmt. Dazu wird häufig eine Vielzahl an Biegeversuchen benötigt. In dieser Arbeit werden zwei Prozessmodelle zum DRSB von Rohrprofilen vorgestellt, die im Vergleich zu dem bestehenden analytischen Modell eine verbesserte Vorhersagegenauigkeit bieten. Damit soll der Aufwand beim Einrichten der Biegemaschine reduziert werden. Prozessmodell 1 ist die erweiterte analytische Beschreibung des DRSBs. Prozessmodell 2 basiert auf einem Standardversuch zum DRSB. Dabei wird anhand zweier Biegeversuche die Beziehung zwischen Umformrollenposition und resultierendem Biegeradius für das zu biegende Rohr charakterisiert. Mit beiden Prozessmodellen werden die Maschinenparameter bestimmt, um endkonturnahe Biegegeometrien mit geringen Restabweichungen zur Soll-Biegekontur herzustellen. Für den Fall, dass die Restabweichungen dennoch zu groß sind, können Korrekturmodelle verwendet werden, die ebenfalls in dieser Arbeit vorgestellt werden. Mit Hilfe weiterer Biegeversuche werden damit die Restabweichungen anhand der Messdaten der resultierenden Biegeradien bzw. Biegewinkel iterativ auf eine maximal zulässige Konturabweichung reduziert. In Kombination mit den entwickelten Prozessmodellen wird somit eine Methodik zur Prozessauslegung des DRSBs gezeigt, die die Herstellung einer Soll-Biegekontur bei minimalem Einstellaufwand gewährleistet.