VERFAHREN ZUR FORMÄNDERUNG EINES PLATTENARTIGEN WERKSTÜCKS

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Formänderung eines plattenartigen Werkstücks (10), das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formausnehmung aufweist, umfassend Anordnen des Werkstücks (10) auf mindestens zwei voneinander beabstandeten Stützelementen (12) eines Maschinenbettes (13), Umformen des Werkstücks (10) in eine Endform durch schrittweises Freibiegen, indem die Schritte Biegen eines Teilabschnitts des Werkstücks (10) durch Absenken eines Oberwerkzeugs (14) zwischen die Stützelemente aus einer Warteposition in eine Umformposition (15), Anheben des Oberwerkzeugs (14) in die Warteposition und Verfahren der Position des Werkstücks (10) relativ zu dem Maschinenbett (13) in mindestens einer Zustellrichtung repetierend ausgeführt werden, und zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Umformen des Werkstücks (10) in die Endform ein an die Formausnehmung angepasstes und zum Materialstärkenausgleich eingerichtetes Füllelement (18) erstellt und im Bereich der Formausnehmung angeordnet wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formänderung eines plattenartigen Werkstücks, das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formausnehmung aufweist, umfassend Anordnen des Werkstücks auf mindestens zwei voneinander beabstandeten Stützelementen eines Maschinenbettes, Umformen des Werkstücks in eine Endform durch schrittweises Freibiegen, indem die Schritte Biegen eines Teilabschnitts des Werkstücks durch Absenken eines Oberwerkzeugs zwischen die Stützelemente aus einer Warteposition in eine Umformposition, Anheben des Oberwerkzeugs in die Warteposition und Verfahren der Position des Werkstücks relativ zu dem Maschinenbett in mindestens einer Zustellrichtung repetierend ausgeführt werden.

[0002] Ein derartiges Verfahren kommt insbesondere bei der Bearbeitung von Großblechen zum Einsatz, die als Außenverkleidung von Flugzeugen dienen. Ferner kommen Anordnungen zur Formänderung bei der Bearbeitung von Großblechen zum Einsatz, die als Außenverkleidung von Flugzeugen dienen. Die Bleche sind entsprechend der Außenkontur des Flugzeugrumpfes umzuformen und häufig ist ein Werkstück mit mehreren verschiedenen Radien herzustellen. Die Bleche werden häufig mittels Rollumformen in die gewünschte Endform gebracht, also beim Durchlauf verschiedener Rollen umgeformt.

[0003] Regelmäßig werden die umgeformten Bleche anschließend spanend bearbeitet, um Nietbohrungen, Taschen und Ausschnitte in das bereits umgeformte Werkstück einzubringen.

[0004] Aus dem Dokument DE 10 2011 114 927 A1 geht ein Verfahren zum Rundbiegen von großen Blechen auf einen Zielradius hervor. Das Rundbiegen erfolgt mittels einer Kantbank durch mehrfaches Kanten mit einem Rundstempel.

[0005] Aus der US 5,956,991 geht eine Anordnung zur Formänderung von Dekorplatten hervor, das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formausnehmung aufweist, wobei Blattfedern vorgesehen sind, um Kräfte beim Umformen zu verteilen.

[0006] Nachteilig ist, dass mit den bekannten Verfahren und Anordnungen ausschließlich vollflächige Werkstücke bearbeitet werden können. Zerspanend bearbeitete Werkstücke, die also beispielsweise bereits Taschen, Nietbohrungen oder Ausnehmungen für Fenster aufweisen, sind mit den bekannten Verfahren und Anordnungen nicht zufriedenstellend zu bearbeiten, da derartige Formausnehmungen im Werkstück bei Nutzung der bekannten Umformverfahren zu unkontrollierbaren Verformungen des Werkstücks im Bereich dieser Formausnehmungen führen.

[0007] Aufgrund dessen ist es erforderlich, die Werkstücke zunächst in einem Biegeprozess umzuformen und diese erst anschließend zerspanend zu bearbeiten, um die gewünschte Formausnehmung herzustellen. Aufgrund der nach dem Biegeprozess des Werkstücks erhaltenen, sich räumlich erstreckenden Werkstückgeometrie ist für die anschließende Bearbeitung der Einsatz von 5-Achsen-Portalfräsen unvermeidlich, der mit großem Platzbedarf und hohen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten einhergeht.

[0008] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels dessen plattenartige, bereits zerspanend bearbeitete Werkstücke kostengünstig, mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit durch schrittweises Freibiegen umgeformt werden können. Des Weiteren besteht die Aufgabe darin, ein entsprechendes Verfahren vorzuschlagen.

[0009] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass vor dem Umformen des Werkstücks in die Endform ein an die Formausnehmung angepasstes und zum Materialstärkenausgleich eingerichtetes Füllelement erstellt und im Bereich der Formausnehmung angeordnet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet zahlreiche Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. So wird mittels der Erfindung erstmals ein Verfahren geschaffen, das das Biegen von bereits zerspanend bearbeiteten Werkstücken erlaubt. Die Werkstücke können nun bereits vor dem Biegevorgang aufgrund ihrer plattenartigen Geometrie spanend bearbeitet werden. Hierzu genügt der Einsatz einer dreiachsigen Zerspanungsmaschine, wodurch insbesondere auch der erforderliche Aufwand zum Spannen des Werkstücks gegenüber einer aufwändigen Bearbeitung mittels einer 5-Achsen-Portalfräse an einem bereits gebogenen Werkstück deutlich reduziert ist. Auf diese Weise können die Werkstücke deutlich kostengünstiger bearbeitet werden. Zudem wird mittels des Füllelements ein hochpräziser Biegevorgang, insbesondere im Bereich der Formausnehmungen, also im Bereich von eingefrästen Taschen, Nietenlochbohrungen, Fensterausschnitten oder dergleichen gewährleistet und so eine extrem gute Wiederholgenauigkeit des gesamten Biegevorgangs erreicht.

[0010] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Füllelement zumindest im Wesentlichen als Negativform der Formausnehmung erstellt wird. Anders ausgedrückt ist das Füllelement derart ausgebildet, dass es formschlüssig oder im Wesentlichen formschlüssig in die Formausnehmung hineinpasst. Das Füllelement bildet so eine wiederverwendbare Zwischenlage, die zwischen dem Oberwerkzeug und dem Werkstück angeordnet ist. Das Füllelement gewährleistet eine gleichmäßige Einleitung der beim Biegevorgang wirkenden Kräfte in das Werkstück und kompensiert das materialstärkenabhängige unterschiedliche Umformverhalten beim Biegevorgang. So wird das gesamte Werkstück trotz der vorhandenen Formausnehmung exakt und mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit gebogen.

[0011] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist das Füllelement in Bereichen der Formausnehmung mit reduzierter Materialstärke jeweils eine Mindestdicke auf, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks in diesem Bereich entspricht. Das Füllelement ist folglich als Ausgleichselement eingerichtet, dass den Materialabtrag durch den zuvor erfolgten Zerspanungsprozess an dem Werkstück exakt kompensiert, so dass beim Umformvorgang stets ein im Wesentlichen flächiger Kontakt zwischen dem Oberwerkzeug und dem Werkstück bzw. dem darauf angeordneten Füllelement gegeben ist. Entsprechend einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung wird das Füllelement derart erstellt, dass dieses, in der Formausnehmung angeordnet, unter Bildung einer zumindest im Wesentlichen glatten Andruckfläche mit der Oberseite des Werkstücks bündig abschließt.

[0012] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Füllelement in vorgegebenen Überhöhungsbereichen gegenüber der Andruckfläche vorspringend erstellt. Hierdurch wirken in den entsprechenden Überhöhungsbereichen beim Umformvorgang lokal höher Biegekräfte auf das Werkstück ein. Auf diese Weise wird das Rücksprungverhalten des Materials, das abhängig von der jeweiligen lokalen Materialstärke des Werkstücks ist, kompensiert und der Biegevorgang auch in Bereichen verschiedener Materialstärke des Werkstücks mit äußerst hoher Präzision durchgeführt. Mit anderen Worten sind die Überhöhungsbereiche des Füllelements zur Kompensation des Rücksprungverhaltens ausgebildet und eingerichtet.

[0013] Alternativ oder in Ergänzung werden die Überhöhungsbereiche durch eine druckfeste Folie gebildet, die auf der Andruckfläche des Füllelements angeordnet wird. So kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Kompensation unerwünschten Rücksprungverhaltens von Werkstückbereichen erzielt werden. Die Folie wird hierzu vorteilhafterweise aufgeklebt und ist auf diese Weise zudem gegen unerwünschtes Verrutschen gesichert.

[0014] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Füllelement aus Acrylnitril-Butadien-Kunststoff (ABS) hergestellt wird. ABS ist zerspanbar, vergleichsweise kostengünstig und weist die für den Umformvorgang erforderlichen physikalischen Eigenschaften auf. Zum einen verfügt ABS über die erforderliche Flexibilität, um nach dem Biegevorgang wieder seine ursprüngliche Form anzunehmen. Zum anderen verfügt ABS über die erforderliche Härte, um die beim Umformvorgang entstehenden Kräfte von dem Oberwerkzeug auf das umzuformenden Werkstück zu übertragen, ohne sich selbst nennenswert zu verformen. Vorzugsweise wird das Füllelement durch Zerspannen hergestellt. Auf diese Weise ist das Füllelement kostengünstig und mit hoher Präzision herstellbar.

[0015] Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stützelementen des Maschinenbetts und dem Werkstück ein federndes Stützflächenelement angeordnet ist. Das federnde Stützflächenelement bildet ein federndes Maschinenbett. Beim Umformvorgang wird das Stützflächenelement elastisch mitverformt und stützt so vollflächig das Werkstück. Vorteilhafterweise können so einerseits Werkstücke mit geringer Materialstärke umgeformt werden und anderseits ist es so möglich, auch die Endbereiche der Werkstücke mit hoher Präzision umzuformen, da auch die Endbereiche während des Umformens stets gestützt werden.

[0016] In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Erfindung auch eine Anordnung zur Formänderung eines plattenartigen Werkstücks betreffen, das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formausnehmung aufweist, umfassend mindestens zwei zum Anordnen des Werkstücks auf einem Maschinenbett eingerichtete, voneinander beabstandete Stützelemente, eine zum Umformen des Werkstücks in eine Endform durch schrittweises, repetierendes Freibiegen eingerichtete Umformeinrichtung mit einem Oberwerkzeug, das aus einer Warteposition in eine Umformposition steuerbeweglich absenkbar zum Biegen eines Teilabschnitts des Werkstücks eingerichtet ist sowie mit Positioniermitteln, die zum Verfahren der Position des Werkstücks relativ zu dem Maschinenbett in mindestens einer Zustellrichtung ausgebildet sind

[0017] Durch die obige bevorzugte Ausführungsform der Anordnung kann die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst werden, dass die Anordnung weiter ein an die Formausnehmung angepasstes und zum Materialstärkenausgleich eingerichtetes Füllelement umfasst, das eingerichtet ist, vor dem Umformen des Werkstücks in die Endform im Bereich der Formausnehmung, angeordnet zu werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen der damit einhergehenden Vorteile, wird auf die obigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. Die dort beschriebenen Vorzüge gelten in analoger Weise auch für die erfindungsgemäße Anordnung sowie für die im Folgenden genannten weiteren vorteilhaften Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung.

[0018] Weiter zweckmäßig kann in der bevorzugten Ausführungsform der Anordnung das Füllelement zumindest im Wesentlichen als Negativform der Formausnehmung ausgebildet sein.

[0019] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Füllelement in Bereichen der Formausnehmung mit reduzierter Materialstärke jeweils eine Mindestdicke aufweisen, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks in diesem Bereich entspricht.

[0020] In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Anordnung kann das Füllelement derart ausgebildet sein, dass dieses, in der Formausnehmung angeordnet, unter Bildung einer zumindest im Wesentlichen glatten Andruckfläche mit der Oberseite des Werkstücks bündig abschließt.

[0021] In einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung kann das Füllelement in vorgegebenen Überhöhungsbereichen gegenüber der Andruckfläche vorspringend eingerichtet sein.

[0022] Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung der weiteren Ausführungsform der Anordnung ist zum Erstellen der Überhöhungsbereiche eine druckfeste Folie auf der Andruckfläche angeordnet.

[0023] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist die Folie mit der Andruckfläche durch eine Klebeverbindung verbunden.

[0024] Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Füllelement aus Acrylnitril-Butadien-Kunststoff (ABS) besteht.

[0025] In der Anordnung kann weiter bevorzugt zwischen den Stützelementen des Maschinenbetts und dem Werkstück ein federndes Stützflächenelement angeordnet sein.

[0026] Weitere bevorzugte und/oder zweckmäßige Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1

eine schematische Ansicht einer Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2

eine schematische Ansicht des Umformvorgangs mittels der Anordnung, und

Fig. 3

eine weitere vorteilhafte Ausführung einer Anordnung mit einem Stützflächenelement.

[0027] Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere bevorzugte Ausführungsformen einer Anordnung werden im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben. Aufgrund der Analogie zwischen Verfahren und Anordnung gelten die jeweils gemachten Ausführungen zum Verfahren ebenso für die Anordnung und umgekehrt.

[0028] Figur 1 zeigt ein plattenartiges Werkstück 10 mit einer durch Materialstärkenreduzierung gebildeten Formausnehmung. Beispielsweise ist das Werkstück ein Blech oder Großblech zur Verwendung als Flugzugaußenhaut, insbesondere aus Aluminiumlegierungen mit Kupfer- und/oder Magnesiumanteilen mit hohen Zugfestigkeiten im Bereich von 400 bis 450 N/mm². Derartige Bleche weisen beispielsweise Maße von 800 x 800 mm bis zu 6000 x 6000 mm auf. Die maximale Materialstärke des Werkstücks 10 variiert je nach Anwendungsfall zwischen 0,5 und 16 mm. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind zum Umformen von Werkstücken 10 aus Kunststoff oder Metall, wie Aluminium- und Stahlblechen geeignet.

[0029] Das Werkstück 10 weist eine Formausnehmung auf, die durch Materialstärkenreduzierung gebildet ist. Wie der schematischen Ansicht in Figur 1 zu entnehmen ist, weist das Werkstück 10 Bereiche 11 reduzierter Materialstärke auf. Diese Bereiche 11 bilden die Formausnehmung. Bei der Verwendung der Werkstücke 10 in der Flugzeugindustrie als Flugzeugaußenhaut, auch als "skins" bezeichnet, werden diese Bereiche 11 beispielsweise durch Nietbohrungen, Taschen zur Gewichtsersparnis, Ausschnitte für Fenster oder dergleichen in das Werkstück 10 eingebracht. Die Bearbeitung des Werkstücks zum Einbringen der Formausnehmung erfolgt durch Zerspanen, beispielsweise am plattenartigen, also ebenen Werkstück 10 mittels dreiachsigen Zerspanungsmaschinen.

[0030] Zur Formänderung, beispielsweise um das Werkstück 10 an die gewünschte Flugzeugkontur anzupassen, wird dieses vorzugsweise auf mindestens zwei voneinander beabstandeten Stützelementen 12 eines Maschinenbettes 13 angeordnet. Der Umformvorgang in die Endform erfolgt durch schrittweises Freibiegen. Hierzu wird ein Teilabschnitt des Werkstücks 10 durch Absenken eines Oberwerkzeugs 14 zwischen die Stützelemente 12 aus einer - in der Zeichnung nicht gezeigten - Warteposition in eine Umformposition 15 gebracht.

[0031] Anschließend wird das Oberwerkzeug 14 angehoben, also wieder in z-Richtung 16 in die Warteposition verfahren. Nun wird die Position des Werkstück 10 relativ zu dem Maschinenbett in mindestens einer Zustellrichtung 17 verfahren. Figur 2 zeigt das Werkstück 10 schematisch nach einem oder mehreren Umformvorgängen. Die zuvor beschriebenen Schritte werden repetierend so oft ausgeführt, bis die gewünschte Endform durch mehrfaches Umformen erreicht ist.

[0032] Weiter bevorzugt sind die - in der Zeichnung nicht gezeigten - Positioniermittel ausgebildet und eingerichtet, das Werkstück 10 nicht nur in der gezeigten Zustellrichtung 17 zu verfahren, sondern zusätzlich in einer weiteren Richtung senkrecht zu der Zustellrichtung 17 zu verfahren. Das Werkstück kann so weitestgehend beliebig in der XY-Ebene positioniert und verfahren werden. Zusätzlich ist es möglich, das Oberwerkzeug 14 gegenüber der Z-Richtung 17 zu neigen. Auf diese Weise können die Werkstücke in gewissem Maß beim Umformen tordiert werden.

[0033] Durch Vorgabe der Eintauchtiefe des Oberwerkzeugs 14, die durch Absenkweg bestimmt ist, wird der jeweils bei einem Umformvorgang gewünschte lokale Biegeradius vorgegeben. Durch repetierendes Ausführen dieses Umformvorgangs wird das Werkstück 10 in die gewünschte Endform umgeformt. Durch Vorgabe individueller Eintauchtiefen für jeden Biegevorgang können unterschiedliche Radien in das Werkstück 10 eingebracht werden.

[0034] Vor dem Umformen des Werkstücks 10 in die Endform wird ein an die Formausnehmung angepasstes und zum Materialstärkenausgleich eingerichtetes Füllelement 18 erstellt und im Bereich der Formausnehmung angeordnet. Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, wird das Füllelement 18 auf dem umzuformenden Werkstück 10 angeordnet und füllt so insbesondere die Bereiche 11 reduzierter Materialstärke der Formausnehmung aus.

[0035] Hierdurch wird es erstmals möglich, bereits spanend bearbeitete Werkstücke 10 mit den genannten Formausnehmungen anschließend durch Freibiegen umzuformen, ohne aufgrund bereits eingebrachter Bereiche reduzierter Materialstärke in dem Werkstück 10 in diesen Bereichen Umformergebnisse zu erhalten, die den engen vorgegebenen Toleranzen zuwiderlaufen.

[0036] Das Oberwerkzeug 14 weist vorteilhafterweise ein mit dem Werkstück 10 bzw. dem Füllelement 18 in Kontakt kommendes Schwertende 22 auf. Dieses ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und weist einen großen Radius, vorzugsweise größer 50 mm auf, um einerseits das Werkstück 10 schonend zu biegen und andererseits möglichst weiche Übergänge der Biegeradien zu gewährleisten.

[0037] Vorzugsweise wird das Füllelement 18 als Negativform bzw. im Wesentlichen als Negativform der Formausnehmung erstellt. Mit anderen Worten weist das Füllelement 18 eine Form auf, die zur Form der Bereiche 11 reduzierter Materialstärke korrespondiert, so dass das auf dem Werkstück 10 angeordnete Füllelement 18 die Formausnehmung vorzugsweise vollflächig ausfüllt und den Materialabtrag des Werkstücks 10 im Bereich der Formausnehmung vollständig kompensiert. Das Füllelemente 18 bildetet so mit dem Werkstück 10 oberwerkzeugseitig eine ebene bzw. glatte Andruckfläche 19. Auch ist es möglich das Füllflächenelement 18 so zu gestalten, dass dieses nur partiell ausgewählte Bereich des Werkstücks 10 abdeckt.

[0038] Weiter bevorzugt weist das Füllelement 18 in Bereichen 11 der Formausnehmung mit reduzierter Materialstärke jeweils eine Mindestdicke auf, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks 10 in diesem Bereich entspricht. Das Werkstück 10 bildet so mit dem Füllelemente 18 die zuvor beschriebene ebene Andruckfläche 19, so dass beim Umformvorgang grundsätzlich ein flächiger Kontakt zwischen Oberwerkzeug 14 und dem Werkstück 10 bzw. dem Füllelement 18 gewährleistet ist.

[0039] Das Füllelement 18 wird daher derart erstellt, dass dieses, in der Formausnehmung angeordnet, unter Bildung der zumindest im Wesentlichen glatten Andruckfläche 19 mit der Oberseite 20 des Werkstücks 10 bündig abschließt.

[0040] Gemäß einer bevorzugten - in der Zeichnung nicht gezeigten - Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Füllelement in vorgegebenen Überhöhungsbereichen gegenüber der Andruckfläche 19 vorspringend erstellt wird. Das Werkstück 10 weist abhängig von der jeweiligen lokalen Materialstärke ein unterschiedliches Rücksprungverhalten auf. In Abhängigkeit der jeweiligen lokalen Materialstärke sowie des gewählten Biegeradius federt das Material des Werkstücks nach dem Umformvorgang unterschiedlich stark zurück.

[0041] Dieses Rücksprungverhalten wird erfindungsgemäß vor dem Umformvorgang simulativ ermittelt und anhand dieser Simulation das Rücksprungverhalten des gesamten umzuformenden Werkstücks 10 prognostiziert. Auf Basis dieser Prognose werden anschließend die Überhöhungsbereiche bestimmt, an denen das Füllelement entsprechend breiter auszuführen ist, so dass dieses die genannten Überhöhungsbereiche aufweist. In diesen Überhöhungsbereichen wird so gegenüber den restlichen Bereichen des Füllelements eine erhöhte Eintauchtiefe erzielt und auf diese Weise in den Überhöhungsbereichen die auf das Werkstück ausgeübte Kraft gegenüber den restlichen Bereichen beim Biegevorgang vergrößert. Im Ergebnis wird das Werkstück 10 lokal an den Stellen der Überhöhungsbereiche soweit stärker gebogen, dass das Rücksprungverhalten des Materials kompensiert wird und das Werkstück 10 in allen Bereichen exakt in die gewünschte Endform umgeformt wird.

[0042] Zur Bestimmung der Überhöhungsbereiche kommt beispielsweise eine Prozesssimulation unter Verwendung eines Programmes zur Analyse mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) zum Einsatz. Durch Modellierung der Geometrie des Oberwerkzeugs 14 und des Maschinenbetts 13 sowie der Materialeigenschaften des Werkstücks 10 und des Füllelements 18 kann der Biegevorgang simuliert und so die Gesamtgeometrie des Füllelements 18 so ermittelt werden, dass die genannten exakten Umformergebnisse erzielt werden.

[0043] Wie bereits zuvor ausgeführt, wird das Füllelement 18 auf Basis der ermittelten Geometrie des Füllelements 18 vorzugsweise aus dem Vollen gefräst. Alternativ und/oder in Ergänzung ist es möglich, zum Erstellen der Überhöhungsbereiche eine druckfeste Folie auf der Andruckfläche 19 des Füllelements anzuordnen und so die Materialstärke des Füllelements 18 in den jeweiligen Überhöhungsbereichen entsprechend anzupassen. Weiter bevorzugt wird die Folie auf die Andruckfläche 19 des Füllelements 18 aufgeklebt und so gegen unerwünschtes Verrutschen gesichert.

[0044] Vorzugsweise wird das Füllelement 18 aus Acrylnitril-Butadien-Kunststoff (ABS) hergestellt. Dieses Material besitzt ein E-Modul von 2400 MPa und weist so die erforderliche Flexibilität auf, um sich einerseits während des Umformvorgangs elastisch mitzuverformen und anderseits nach dem Ende des Umformvorgangs wieder seine ursprüngliche Form anzunehmen. Auf diese Weise kann das Füllelement 18 für eine Vielzahl von Umformungsvorgängen genutzt werden. Der ABS-Kunststoff weist vorzugsweise eine Härte von 90 shore auf und ist geeignet, zerspanend bearbeitet zu werden.

[0045] Alternativ kann das Füllelement 18 aus anderen Kunststoffen, Faserverbundwerkstoffen, Gießharz oder Federstahl hergestellt werden. Zur Herstellung des Füllelements 18 kommen neben der zerspanenden Bearbeitung je nach verwandtem Material auch Guss- oder Laminier-Verfahren zum Einsatz.

[0046] In Figur 3 ist eine weitere vorteilhafte Ausführung der Anordnung gezeigt, anhand derer im Folgenden auch das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird. Zwischen den Stützelementen 12 des Maschinenbetts 13 und dem Werkstück 10 ist ein federndes Stützflächenelement 21 angeordnet. Das Werkstück 10 ist also auf den mindestens zwei Stützelementen 12 über das federnde Stützflächenelemente 21 gelagert. Das Stützflächenelement 21 ist folglich als Federmaschinenbett ausgebildet und wird beim Umformvorgang des Werkstücks 10 elastisch mitverformt, stellt sich jedoch nach Abschluss des Biegevorgangs selbsttätig in seine ursprüngliche Form zurück. Durch das Stützflächenelement 21 wird das Werkstück 10 vollflächig gestützt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Formänderung eines plattenartigen Werkstücks (10), das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formausnehmung aufweist, umfassend
Anordnen des Werkstücks (10) auf mindestens zwei voneinander beabstandeten Stützelementen (12) eines Maschinenbettes (13),
Umformen des Werkstücks (10) in eine Endform durch schrittweises Freibiegen, indem die Schritte

- Biegen eines Teilabschnitts des Werkstücks (10) durch Absenken eines Oberwerkzeugs (14) zwischen die Stützelemente aus einer Warteposition in eine Umformposition (15),

- Anheben des Oberwerkzeugs (14) in die Warteposition und

- Verfahren der Position des Werkstücks (10) relativ zu dem Maschinenbett (13) in mindestens einer Zustellrichtung

repetierend ausgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Umformen des Werkstücks (10) in die Endform ein an die Formausnehmung angepasstes und zum Materialstärkenausgleich eingerichtetes Füllelement (18) erstellt und im Bereich der Formausnehmung angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) zumindest im Wesentlichen als Negativform der Formausnehmung erstellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) in Bereichen (11) der Formausnehmung mit reduzierter Materialstärke jeweils eine Mindestdicke aufweist, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks (10) in diesem Bereich entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) derart erstellt wird, dass dieses, in der Formausnehmung angeordnet, unter Bildung einer zumindest im Wesentlichen glatten Andruckfläche (19) mit der Oberseite (20) des Werkstücks (10) bündig abschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass das Füllelement (18) in vorgegebenen Überhöhungsbereichen gegenüber der Andruckfläche (19) vorspringend erstellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erstellen der Überhöhungsbereiche eine druckfeste Folie auf der Andruckfläche (19) des Füllelements (18) angeordnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aufgeklebt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) aus Acrylnitril-Butadien-Kunststoff hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) durch Zerspanen hergestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stützelementen (12) des Maschinenbetts (13) und dem Werkstück (10) ein federndes Stützflächenelement (21) angeordnet ist.

Zeichnung