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About this book

An komplexe Karosserie-Blechformteile werden seitens der Automobilindustrie allerhöchste Anforderungen hinsichtlich Funktionalität und Oberflächenqualität gestellt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird ein entsprechender Methodenplan entwickelt. Das geplante Werk führt zunächst in Grundlagen von Karosseriebau, Umform- und Werkstofftechnik, Werkzeugtechnik und Pressentechnik ein, soweit diese für die Herstellung von Karosserieteilen relevant sind. Auf Basis dieser Grundlagen wird im Hauptteil die Thematik der Methodenplanung behandelt, wobei der komplexe Planungsprozess zunächst auf ein sequentielles Gedankenmodell herunter gebrochen wird. Schließlich wird anhand von Praxisbeispielen aufgezeigt, wie die zuvor sequentiell behandelten Planungsschritte zum Teil gleichzeitig, zum Teil nacheinander in mehreren Iterationsschleifen in der Praxis abgearbeitet werden. Bei allen Ausführungen steht stets die Erfüllung der qualitätsmäßigen Anforderungen, die heute an moderne Karosserieteile gestellt werden, im Vordergrund.

Table of Contents

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
In Kap.​ 1 wird einleitend das Kernthema des Buches, die Methodenplanung zur umformtechnischen Herstellung komplexer Blechteile für den Karosseriebau, vorgestellt. In der Methodenplanung wird festgelegt, mit welchen Verfahren und in welcher Abfolge von Arbeitsschritten ein Karosserieblechteil gefertigt wird. Hierbei muss der Methodenplaner eine Vielzahl von Anforderungen und Restriktionen aus der Fahrzeugentwicklung, der Fertigungsplanung und dem Werkzeugbau berücksichtigen.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

Kapitel 2. Karosserietechnik und Karosseriewerkstoffe

Zusammenfassung
In Kap. 2 werden solche Themen des Karosseriebaus behandelt, die dem Leser dabei helfen, die an das einzelne Karosserie-Blechteil und die an den Blechteilherstellungsprozess gestellten Anforderungen zu verstehen. Dazu gehören Karosseriebauweisen, die Prozesskette der Karosserieherstellung vom Presswerk bis in den Karosseriebau, das Toleranzmanagement zur Gewährleistung der geometrischen Karosseriequalität, Oberflächenaspekte in Verbindung mit der Karosserieaußenhaut sowie Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften von Karosserieteilen. Da im Karosseriebau vor allem auch der Leichtbau eine große Rolle spielt und mit den heute eingesetzten Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium oder hochfesten Stählen eine ganze Menge an Herausforderungen für den Fertigungsprozess verbunden sind, wird ferner auf die wesentlichen werkstofflichen Grundlagen eingegangen.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

Kapitel 3. Plastizitätstheoretische und werkstofftechnische Grundlagen

Zusammenfassung
In Kapitel 3 werden die plastizitätstheoretischen und werkstofftechnischen Zusammenhänge erläutert, die für das Verständnis insbesondere der mechanischen Vorgänge bei der Herstellung von Karosserieblechteilen relevant sind. Dazu gehören das bei einachsigem Spannungszustand durch die Fließkurve beschriebene Verfestigungsverhalten von Werkstoffen, ferner die bei zweiachsigem Spannungszustand den Fließbeginn charakterisierende Fließortkurve sowie die das Grenzformänderungsvermögen charakterisierende Grenzformänderungskurve. Weiterhin wird auf grundlegende Zusammenhänge der mathematischen Materialmodellierung bei isotropem und anisotropem Werkstoffverhalten eingegangen, da die Qualität des Materialmodells ausschlaggebend ist für möglichst realitätsnahe Simulationsergebnisse im Rahmen der Methodenplanung.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

Kapitel 4. Verfahrenstechnische Grundlagen der Karosserieteilherstellung

Zusammenfassung
In Kap.  4 werden sämtliche Fertigungsverfahren behandelt, die bei der Herstellung von Karosserieblechteilen im Presswerk zum Einsatz kommen. Hierzu gehören das Tiefziehen, das Streckziehen, das Karosserieziehen, das Biegen, das Nachschlagen bzw. Kalibrieren sowie das Scherschneiden. Zur Vertiefung des Prozessverständnisses stehen bei dieser Betrachtung die Zusammenhänge zwischen Spannungen und Formänderungen sowie die grundsätzlichen Möglichkeiten zur Beeinflussung derselben im Vordergrund. Aufgrund der stets gegebenen Rückfederungsproblematik werden darüber hinaus die verfahrens- und werkstoffspezifischen Zusammenhänge zum elastisch-plastischen Materialverhalten erläutert.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

Kapitel 5. Werkzeugtechnik und Werkzeugherstellungsprozess

Zusammenfassung
In Kap 5 wird in die Grundlagen der Werkzeugtechnik zur Herstellung komplexer Karosserieteile eingeführt. Zur Verdeutlichung der Prozesskette im Presswerk werden Beispiele von Zieh-, Beschneide- und Nachformwerkzeugen vorgestellt. Einen Schwerpunkt bilden die Ausführungen zur Werkzeugeinarbeitung zur Ertüchtigung der Werkzeuge für die Herstellung maßgenauer Bauteile mit erforderlichenfalls optisch einwandfreien Oberflächen.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

Kapitel 6. Grundlagen der Maschinen- und Anlagentechnik

Zusammenfassung
In Kap. 6 wird eine kurze Übersicht über die bei der Karosserieteilherstellung eingesetzte Maschinentechnik gegeben. Dabei werden die für die Pressteilherstellung und vor allem die für die Methodenplanung wesentlichen Gesichtspunkte herausgehoben. Dazu gehören vor allem die Ziehtechnik, die Möglichkeiten der Abfallabführung beim Beschneiden der Teile, die Pressenmechanisierung sowie schließlich für die Teileherstellung relevante maschinenspezifische Kostenaspekte.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

Kapitel 7. Fertigungsplanung und Fertigungsstrategien

Zusammenfassung
In Kap. 7 werden solche fertigungsplanerischen Aspekte erörtert, die Eingang in die Methodenplanung finden. Dazu gehören die Varianten der Bauteilzusammenlegung im Werkzeug zur Erhöhung der Produktivität, die Möglichkeiten der Anordnung von Platinen im Blechstreifen (Coil) und der sich daraus ergebende Materialnutzungsgrad. Schließlich wird die Pressen-Durchlaufplanung behandelt, welche den effektiven und insbesondere kollisionsfreien Teiletransfer der Werkstücke durch die aufeinander folgenden Operationsstufen zum Gegenstand hat.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

Kapitel 8. Methodenplanung

Zusammenfassung
In Kap. 8, dem eigentlichen Hauptkapitel des Buches, wird in das Thema Methodenplanung eingeführt, indem zunächst die Abläufe der verschiedenen Planungsstufen, nämlich Vorabmethode, Konzeptmethode, Feinmethode, Werkzeugmethode (Wirkflächenaufbereitung) und schließlich Falzmethode, beschrieben werden. Danach werden die Inhalte der Methodenplanung, der Operationskette folgend, vertieft. So werden nacheinander die Ziehmethode, die Beschneidemethode und die Nachformmethode detaillierter beschrieben. Auf die Falzmethode wird insoweit eingegangen, wie diese für die Pressteilherstellung relevant ist. Das Kapitel schließt ab mit einem konkreten Beispiel für ein Strukturteil, an dem der Prozess der Methodenplanung unter Anwendung der FEM-Simulation durchgespielt wird. Der Planungsprozess wird durch eine Prozessfähigkeitsuntersuchung (Robustheitsanalyse) und die Umsetzung von Maßnahmen zur Rückfederungskompensation vervollständigt.
Arndt Birkert, Stefan Haage, Markus Straub

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