Erweiterung des Rotationszugbiegens zu einem teilkinematischen Verfahren mit reduzierten Werkzeugflächen

„Wer Kunststoff kennt, nimmt Stahl!“

Ein altbekannter Spruch in unserer von Stahl geprägten Region. Aber wie viel Stahl braucht ein Produktionswerkzeug eigentlich wirklich? Diese Frage haben wir vom Lehrstuhl für Umformtechnik (UTS) uns im DFG Projekt „Erweiterung des Rotationszugbiegens zu einem teilkinematischen Verfahren mit reduzierten Werkzeugflächen“ gestellt.

Verfahren und Werkzeuge

Rohrbögen werden im industriellen Produktionsalltag mittels Rotationszugbiegen gefertigt. Beim Rotationszugbiegen wird das Profil um eine innen liegende Biegeform gebogen. Damit das zum Biegen notwendige Moment aufgebracht werden kann, wird das Profil einseitig durch den Gegenhalter geführt. Das andere Ende des Profils wird mit der Klemmbacke an die drehbar gelagerte Biegeform geklemmt.

Schematische Darstellung des Rotationszugbiegens (links). Prozessvideo (rechts)

Aufgabe im DFG Projekt war es, die bestehenden formgebunden Werkzeugelemente des Rotationszugbiegens geometrisch aufzulösen und zu vereinfachen.

Dies ermöglicht:

  • erhöhte Flexibilität des Umformprozesses
  • wirtschaftliche Produktion kleinerer Losgrößen
  • individualisierte Produkte

Über eine Flächenreduktionsmethode wurden schräg angestellte Kontaktflächen statt der bisherigen, voll umschließenden Werkzeuge abgeleitet.

Zum direkten Vergleich mit der konventionellen Bauform wurden diese neuartigen Werkzeuge zunächst aus Werkzeugstahl hergestellt. Mit dem Ziel der Flexibilisierung des Rotationzugbiegens können die geneigten Werkzeugflächen vertikal verstellt werden, so dass Rohre mit Durchmesser von 25 mm und 30 mm um 90° gebogen werden können. Untersucht wurden Rohre aus den Werkstoffen Edelstahl und Messing. Die Wanddicke betrug 1 mm und 2 mm.

Ergebnisse

Im Vergleich zu den konventionellen Werkzeugen ist die Deformation der Rohre stärker ausgebildet, und nimmt mit abnehmender Wanddicke zu.

Deformationsvergleich nach 90 ° Biegung: Unterschied konventionellen zu vereinfachten Werkzeugen (a). Abweichungsscan der gefertigten Rohrbögen (b)

Alle Proben weisen eine Falte am Innenbogen vor der Klemmbacke auf. Rückzuführen ist dies auf die fehlende Unterstützung im Biegeformgrund, was sich auch in den Simulationen in abgeschwächter Form zeigte und für die Qualität einen akzeptablen Umfang des Toleranzmerkmals darstellt.

Darf es eine Schicht mehr sein?

Nach den positiven Projektergebnissen mit dem reduzierten Werkzeug haben wir im Anschluss des Projekts gedacht: „Wer Kunststoff kennt, der nimmt auch Kunststoff!“

Also wurden alle Werkzeugteile auch aus Polylactide (PLA) beim Fab Lab Siegen auf 3D Druckern additiv gefertigt. Die Flexibilität des Projektes mit reduzierten Werkzeugflächen zu biegen, wird durch den additive Tooling Ansatz weiter gesteigert, da so vereinfachte Werkzeugeinsätze on-demand aus kostengünstigerem Kunststoff gedruckt werden können.

Aus Sicht des Profils erreicht man eine bessere / glattere Oberfläche. Auch die Faltenausprägung liegt in gleicher Größenordnung. Aber wer will schon gerne Falten haben? Ein Blick auf den im Innenbogen liegenden Faltenglätter zeigte, dass dieser der hohen Belastung nicht standgehalten konnte.

Flächenreduzierter Werkzeugsatz aus PLA zum Rotationszugbiegen von Metallrohren (oben)
 
Deformationsvergleich: Unterschied konventionellen zu PLA Werkzeugen (unten)

In einer Anpassung des Werkzeugkonzepts konnte abschließend ein Rohr mit vergleichbarer Qualität wie mit den konventionellen Werkzeugen gebogen werden.

Bleibt noch die Frage wie viel Profile kann mit einem PLA-Werkzeug gebogen werden. Wenn du dies beantworte willst, komm zu uns.

Hier noch mal ein fettes Dankeschön an das Team vom Fab Lab Siegen für die Unterstützung.

Corona

Weil es Nachfragen gab möchten wir nochmal klarstellen, unter welchen Bedingungen ihr ins Lab kommen könnt.

Wir möchten euch ein paar genauere Infos über den Zugang zum Fab Lab mitteilen. Es gilt die 3G-Regel, das bedeutet wer vollständig geimpft, genesen oder negativ getestet ist, darf das Lab besuchen. Dabei ist allerdings Test nicht gleich Test. Gültig sind offizielle PCR-Tests mit einem QR-Code sowie Schnelltests aus den zugelassenen Stellen (nicht selbst durchgeführte Tests). Studierende und Mitarbeitende der Universität können zum Beispiel das Angebot von kostenlosen, beaufsichtigten Selbsttests der Uni noch bis 30.11. nutzen.
Die aktuellen Regeln fürs Fab Lab findet ihr immer Hier.

[Pressemitteilung] Fab Lab Siegen eröffnet nach 1,5-jähriger Schließung an neuem Standort

Ab Mittwoch den 13. Oktober öffnet wieder das Fab Lab Siegen – es kann dann wieder jeden Mittwoch von 14 bis 20 Uhr gewerkelt werden. Es gilt zunächst die 3G-Regel und eine Begrenzung von maximal 20 Besucher:innen. Nach der pandemiebedingten Schließung im Frühjahr 2020, hat sich aber auch einiges verändert im Fab Lab.

Anfang diesen Jahres ist das Fab Lab vom Herrengarten in die Sandstraße 26 (Reichwalds Ecke) umgezogen, da der Herrengarten-Abriss bevorsteht. Die Wiedereröffnung ist also auch als eine Art Neueröffnung zu verstehen. Das Fab Lab verweilt nun im Haus der Innovationen. Somit gibt es am neuen Standort Nachbarn. Der Start-up-Inkubator One Small Step von der Gründerinitiative Startpunkt57 in Siegen-Wittgenstein und ventUS – einem Unterstützungsprogramm für Gründungsvorhaben an der Universität Siegen. Das Angebot um das Fab Lab ist somit vielfältiger geworden.

Wir freuen uns, nach so langer Zeit endlich wieder für Maker:innen und Interessierte öffnen zu können und Menschen wieder einen Raum für kreative Arbeit und Austausch zu bieten. Noch dazu in den neuen Räumlichkeiten mit mehr Platz für Kreativität. Zugang und Nutzung sind weiterhin zu den regulären Öffnungszeiten für die Region kostenlos!

Marios Mouratidis, Lab- & Projektmanagment Fab Lab Siegen

Das Fab Lab ist ausgestattet mit Maschinen, Technologien und Werkzeugen zum (digital gestützten) Herstellen und Reparieren von (fast allen) Dingen. Es soll einen Teil zu einer nachhaltigeren Gesellschaft beitragen. Als Teil der Universität Siegen bietet es für alle Menschen, unabhängig von Ausbildung und Wissensstand, einen Ort der Kreativität, des Experimentierens und des Austauschs. Man muss nicht studieren um im Fab Lab Neues auszuprobieren und zu werkeln. Außerdem richtet sich das Fab Lab am neuen Standort auch an Startups und Unternehmen zum Prototypenbau, zur Fertigung von Kleinserien und zum Einblick in digitale Technologien.

Da im Fab Lab viel Wert auf Arbeitssicherheit gelegt wird, darf dort nur arbeiten, wer eine entsprechende Sicherheitsunterweisung besucht hat. Deshalb gibt es am 13. Oktober jeweils um 14 Uhr, 16 Uhr und 18 Uhr Sicherheitsunterweisungen. Ab dem 20. Oktober findet dann jeweils mittwochs eine regelmäßige Sicherheitsunterweisung um 16 Uhr statt. Eine Anmeldung ist nicht notwendig. Genau wie die Nutzung ist auch die Sicherheitsunterweisung kostenlos.

Im Fab Lab gilt pandemiebedingt außer am Sitzplatz mit Sicherheitsabstand Maskenpflicht. Es haben vollständig geimpfte, genesene und negativ getestete Personen Zugang zum Fab Lab. Die selbstständige Nutzung ist kostenlos, Material bringt aber jeder selbst mit.

Das Fab Lab bietet digital gestützte Fertigungsverfahren und klassische Handwerksbereiche. Darunter verschiedene 3D-Druckverfahren mit Kunststoffen wie FLM (Fused Layer Modeling), SLA- (Stereolithografie) & SLS- (Laser-Sintern), sowie zwei CO2 Laserschneide– und Gravurmaschinen, einen kollaborativen Roboterarm, einen Schneidplotter, eine CNC-Fräse, eine Elektrowerkstatt, die Möglichkeit zur Textilverarbeitung und einen Handwerksbereich. Mehr Informationen zu den Maschinen und zum Fab Lab gibt es auf fablab-siegen.de.

Das neue Domizil im Haus der Innovationen teilt sich das Fab Lab mit der Gründungsinitiative Startpunkt57 und dem Gründerbüro der Universität Siegen. Diese räumliche Nähe soll Unternehmen, Gründern, Erfindern, Kreativen und allen die es werden wollen, dabei helfen kreative Ideen schnell und unkompliziert auszuprobieren und umzusetzen. Kreative Köpfe werden also dabei unterstützt, aus einer kreativen Leidenschaft ein eigenes Unternehmen zu gründen.


Das Fab Lab öffnet wieder – an Reichwalds Ecke!

Endlich ist es so weit, ab Mittwoch, den 13. Oktober öffnen wir einmal wöchentlich mittwochs von 14 bis 20 Uhr. Wir freuen uns sehr, euch im neuen Lab in der Sandstraße 26, an Reichwalds Ecke begrüßen zu dürfen und wieder mit euch zu arbeiten (und Mate zu trinken).

Es gilt die 3G-Regel, das bedeutet wer geimpft, genesen oder negativ getestet ist, darf vorbeikommen. Allerdings sind die Plätze auf maximal 20 Personen zur selben Zeit begrenzt. Im gesamten Lab gelten Maskenpflicht (außer am Arbeitsplatz) und Sicherheitsabstand. Die Nutzung des Fab Labs ist weiterhin kostenlos, Verbrauchsmaterial bringt aber wie immer jeder selbst mit.

Wichtig ist außerdem, dass alle, auch die die vorher schon im Lab gearbeitet haben, eine Sicherheitsunterweisung machen müssen. Daher bieten wir zusätzlich am 13. Oktober jeweils um 14 Uhr, 16 Uhr und um 18 Uhr eine Sicherheitsunterweisung an. Danach wird regelmäßig mittwochs nur eine Sicherheitsunterweisung um 16 Uhr stattfinden.

Wie gehabt braucht ihr euch weder für den Besuch noch die Sicherheitsunterweisungen anmelden oder etwas bezahlen.

Umfrage zur Gründungskultur | ventUS

Wir möchten gerne auf eine Umfrage im Rahmen des Qualifizierungsprogramms ventUS aufmerksam machen. Das Programm ventUS unterstützt Gründungsvorhaben an der Universität Siegen mit einem eigenen Programm. Das Ziel dabei ist es, die Gründungskultur an der Universität sowie in der Region weiter zu stärken. Aktuell läuft eine Studie zur Gründungskultur an der Universität Siegen, mit deren Ergebnissen die Weiterentwicklung der Gründungskultur an der Universität Siegen sowie in der Region vorangetrieben werden kann. Mehr zur Studie und Teilnahme weiter unten!

Das ventUS-Programm hilft dabei:

  • Kernkompetenzen zum Thema „Unternehmerisches Denken und Handeln“ aufzubauen
  • ein eigenes Büro oder ein Start-Up zu gründen
  • ein selbstentwickeltes Industrieprodukt zu vermarkten
  • ein Social-Startup Haupt- oder Nebenberuflich zu gründen
  • eine Idee für die Selbstständigkeit umzusetzen

Das Projekt ventUS bietet individuelle Beratungen, Kurse, Unterstützung bei Stipendienbeantragung und Netzwerkveranstaltungen an. Ziel ist es dabei gemeinsam Ideen und unternehmerische Ansätze Schritt für Schritt in die Realität zu überführen.

Für das Projekt zum Gründungsvorhaben ist eure Meinung wichtig:

Der Onlinefragebogen kann in 15min ausgefüllt werden.
Link zum Fragebogen: https://umfragen.zimt.uni-siegen.de/index.php/461862?lang=de
Unter allen Teilnehmenden werden als Dankeschön regionale und überregionale Gutscheine verlost.

Für wen ist das Thema Gründung überhaupt relevant?

Die Vermittlung „Unternehmerischen Denkens und Handelns“ steht bei ventUS im Vordergrund. Die hier zu erwerbenden Fähigkeiten spielen nicht nur bei der eigenen Unternehmensgründung, sondern in allen Berufsgruppen und in zukünftigen Jobs eine immer größere Rolle.
Auf der Website gibt es noch mehr Info über das Projekt: www.ventus-siegen.de

Das Fab Lab zieht um

Das Fab Lab Siegen hat neues Zuhause. Trotz Stillstand geht es weiter, weiter in die Sandstraße 26 an Reichwalds Ecke für uns. In den letzen Wochen haben wir alle Sachen im Fab Lab gepackt und in die neuen Räume, nur ein paar Straßen weiter, auf der anderen Seite des Flusses wieder ausgepackt. Pandemiebedingt keine leichte Aufgabe.

Um die 90 Umzugskartons, in Summe 9.000 Liter an rollbaren Transportcontainern und jede Menge Möbel und Maschinen – 7 LKW-Ladungen. Nicht alles passte dabei durch die Tür. Den Laser musste uns ein Teleskopstapler in den ersten Stock unseres neuen Zuhauses hieven. Viel haben wir am neuen Standort in Wechselschichten und natürlich mit FFP2-Masken schon ausgepackt und aufgebaut. Wir arbeiten jetzt an einer ersten Version des Labors, aber neue Räume wollen angeeignet werden. Und da sind wir auf euch, unsere Community angewiesen, die wir bekanntermaßen leider seit fast einem Jahr nicht ins Lab lassen können. Wir sind darüber sehr traurig, aber freuen uns schon auf eine Zeit, die gemeinsames Erfinden, Reparieren und Bauen von Dingen wieder möglich macht.

Ein bisschen Geschichte

Angefangen hat alles 2014 am Hölderlincampus, in einem Raum, den man ohne schlechtes Gewissen als Abstellkammer bezeichnen kann. Dann ging es 2015 weiter ins alte Krankenhaus am Unteren Schloss (heute: Ludwig-Wittgenstein-Haus) in ein schon etwas größeres Labor mit circa 50 Quadratmetern. Von dort konnten wir nach ca einem Jahr weiterziehen, denn man hatte für uns aus der alten Krankenhausküche im gleichen Haus ein fast schon steriles, neues, viel größeres Labor mit zwei Räumen hergerichtet. Spätestens als Freitags zum Open Lab regelmäßig nur noch Stehplätze frei waren, da war klar, dass etwas Größeres her musste. 2018 konnten wir dann in das bereits für den Abriss vorgesehene Herrengartengebäude ziehen. Das “Lab in der Stadt” wurde Realität. Aber eben mit der Auflage auch irgendwann wieder auszuziehen. Ein Gebäude, das dem Abriss geweiht ist hat natürlich seine Vor- und Nachteile. Man kann (fast) alles machen, was man will, aber man muss auch irgendwann wieder raus. Und soweit war es nun, Anfang 2021 hieß es: jetzt ist Ende. Und so sind wir froh, dass wir nun in der Sandstraße 26 ein neues Zuhause gefunden haben. Mal schauen, wie lange wir nun hier verbleiben können. Es gefällt uns jedenfalls schon sehr gut. Unsere direkten Bürogenoss:Innen mit Expertise in Gründung, Transfer und Innovation – scheinen uns eine vielversprechende Ergänzung zum Fab Lab zu sein.

Doch jetzt gilt es erstmal diese Pandemie in den Griff zu bekommen. Wir freuen uns, euch möglichst bald alle gesund begrüßen zu dürfen. Wenn es soweit ist erfahrt ihr es auf fablab-siegen.de!

So findet ihr uns

Unsere neue Adresse:
Fab Lab Siegen (erster Stock)
Sandstraße 26
57072 Siegen