Flexible Werkzeuge mittels scherverzähenden Fluiden in der in der Hochgeschwindigkeitsumformung

Der Fokus des Projektes liegt auf der Steigerung der Flexibilität des Vaporisationsprozesses für geringe Stückzahlen. Dabei werden massive, unflexible Stahlgesenke, die nur für spezifische Bauteilgeometrien geeignet sind, durch dünne, flexible, 3D-gedruckte Schalen ersetzt. Diese Schalen werden von scherverzähnenden Fluiden (Shear Thickening Fluids, STF) abgestützt. Das Fluid ist zunächst flüssig und verfestigt sich bei hohen Dehnraten, die durch den Werkstückaufprall entstehen, quasi instantan. Die Füllstandshöhe des Fluids hat dabei keinen Einfluss auf das Umformergebnis, da bereits eine Schicht von 5 mm die Matrize ausreichend stabilisiert. Die Konzentration des STF beeinflusst jedoch das Umformergebnis signifikant und muss so gewählt werden, dass eine instantane Verfestigung erfolgt. Numerisch lässt sich der Vaporisationsprozess durch eine Druckamplitude mit vergrößerter Druckfläche modellieren. Das STF wird durch eine Zustandsgleichung und die entsprechende Viskosität abgebildet, wodurch die Matrize so gestaltet werden kann, dass sie dem Aufprall des Werkstücks standhält

Bechler, J. Dombrowski, L., Dardaei Joghan, H., Hahn, M., Korkolis, Y. P., Tekkaya, A. E., 2025. Vaporizing foil actuator forming using flexible liquid-solid tools. In 10th International Conference on High Speed Forming, http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-25696

Bechler J., Dardaei Joghan, H., Hahn, M., Korkolis, Y. P., Tekkaya, A. E., 2025. Vaporizing foil actuator forming using flexible liquid-solid tools. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2025.119077

Hahn, M., Bechler, J., Tekkaya, A.E., 2023. Modeling and validation of forming by vaporizing foil actuators. Manufacturing Letters 35, 132–140. https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2023.07.002

Hahn, M., Tekkaya, A.E., 2021. Part-optimized forming by spatially distributed vaporizing foil actuators. International Journal of Material Forming. https://doi.org/10.1007/s12289-021-01634-8

Hahn, M., Tekkaya, A. E., 2020. Experimental and Numerical Analysis of the Influence of Burst Pressure Distribution on Rapid Free Sheet Forming by Vaporizing Foil Actuators. Metals 10, 845. https://doi.org/10.3390/met1006084

Hahn, M., Goyal, S., Gies, S., Tekkaya, A. E., 2019. Numerical Modeling of Energy Deposition for Vaporizing foil actuator Forming. In: Proceedings of NUMIFORM 2019: The 13th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes, New Hampshire, USA, pp. 667-670.

Hahn, M., Hansen, S. R., Gies, S., Vivek, A., Daehn, G. S., Tekkaya, A. E., 2018. Prediction of Achievable Energy Deposition for Vaporizing Foil Actuators. 8th International Conference on High Speed Forming. 13.-16.05.2018, Columbus, USA. hhttp://dx.doi.org/10.17877/DE290R-19132

Hahn, M., Weddeling, C., Taber, G., Vivek, A., Daehn, G. S., Tekkaya, A. E., 2015. Vaporizing foil actuator welding as a competing technology to magnetic pulse welding. Journal of Materials Processing Technology. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2015.11.010

Cai, S., Weddeling, C., Tekkaya, A. E., 2014. Investigation of Tailored Pressure Distributions by Vaporizing Tailored Foils. In: Proceedings of the 6th International Conference on High Speed Forming - ICHSF 2014, 26-29 May, Daejeon, Korea. http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-849