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Title:
METHOD AND ARRANGEMENT FOR CHANGING THE SHAPE OF A SHEET-LIKE WORKPIECE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/147935
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for changing the shape of a sheet-like workpiece (10), which has a shaped recess formed by reducing the thickness of the material, comprising arranging the workpiece (10) on at least two spaced-apart supporting elements (12) of a machine bed (13), shaping the workpiece (10) into a final form by step-by-step free bending, in that the steps of bending a part of the workpiece (10) by lowering an upper die (14) between the supporting elements from a waiting position into a shaping position (15), raising the upper die (14) into the waiting position and moving the position of the workpiece (10) relative to the machine bed (13) are performed repetitively in at least one infeeding direction, and is distinguished by the fact that, before the workpiece (10) is shaped into the final form, a filling element (18) adapted to the shaped recess and designed to make up the material thickness is created and is arranged in the region of the shaped recess. The invention also relates to such an arrangement.

Inventors:
WILKEN EILERT (DE)
LAUTENBACH SVEN (DE)
FRERICHS HELMUT (DE)
HARMS MICHAEL (DE)
BLAZEK INGO (DE)
BRESTRICH MARC (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/050955
Publication Date:
July 23, 2020
Filing Date:
January 15, 2019
Export Citation:
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Assignee:
DEHARDE GMBH (DE)
International Classes:
B21D53/30; B21K1/32
Foreign References:
US5956991A1999-09-28
US2377664A1945-06-05
DE584365C1933-09-19
DE102011114927A12013-04-11
DE102011114927A12013-04-11
Attorney, Agent or Firm:
STORK BAMBERGER PATENTANWÄLTE PARTMBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

Verfahren zur Formänderung eines plattenartigen Werkstücks (10), das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formausnehmung aufweist, umfassend

Anordnen des Werkstücks (10) auf mindestens zwei voneinander beabstan- deten 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 Warte position in eine Umformposition (15),

- Anheben des Oberwerkzeugs (14) in die Warteposition und

- Verfahren der Position des Werkstücks (10) relativ zu dem Maschinen bett (13) in mindestens einer Zustellrichtung repetierend ausgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Umformen des Werkstücks (10) in die Endform ein an die Formaus nehmung angepasstes und zum Materialstärkenausgleich eingerichtetes Füll element (18) erstellt und im Bereich der Formausnehmung angeordnet wird.

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

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) in Bereichen (1 1 ) 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 Andruck fläche (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 Werk- stück (10) ein federndes Stützflächenelement (21 ) angeordnet ist. 1 1. Anordnung zur Formänderung eines plattenartigen Werkstücks (10), das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formausnehmung aufweist, um fassend mindestens zwei zum Anordnen des Werkstücks (10) auf einem Maschinenbett (13) eingerichtete, voneinander beabstandete Stützelemente (12), eine zum Umformen des Werkstücks (10) in eine Endform durch schrittweises, repetierendes Freibiegen eingerichtete Umformeinrichtung mit einem Oberwerk zeug (14), das aus einer Warteposition in eine Umformposition (15) steuerbe weglich absenkbar zum Biegen eines Teilabschnitts des Werkstücks (10) ein gerichtet ist sowie mit Positioniermitteln, die zum Verfahren der Position des Werkstücks (10) rela tiv zu dem Maschinenbett (13) in mindestens einer Zustellrichtung ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung weiter ein an die Formausnehmung angepasstes und zum Mate rialstärkenausgleich eingerichtetes Füllelement (18) umfasst, das eingerichtet ist, vor dem Umformen des Werkstücks (10) in die Endform im Bereich der Formausnehmung angeordnet zu werden.

12. Anordnung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) zumindest im Wesentlichen als Negativform der Formausnehmung aus gebildet ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) in Bereichen (1 1 ) der Formausnehmung mit redu zierter Materialstärke jeweils eine Mindestdicke aufweist, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks (10) in diesem Bereich ent spricht. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) derart ausgebildet ist, dass dieses, in der Formaus- nehmung angeordnet, unter Bildung einer zumindest im Wesentlichen glatten

Andruckfläche (19) mit der Oberseite (20) des Werkstücks (10) bündig ab schließt.

15. Anordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass das Füllelement

(18) in vorgegebenen Überhöhungsbereichen gegenüber der Andruckfläche

(19) vorspringend eingerichtet ist.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erstellen der

Überhöhungsbereiche eine druckfeste Folie auf der Andruckfläche (19) ange ordnet ist.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit der

Andruckfläche (19) durch eine Klebeverbindung verbunden ist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (18) aus Acrylnitril-Butadien-Kunststoff ist.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stützelementen (12) des Maschinenbetts (13) und dem Werkstück (10) ein federndes Stützflächenelement (21 ) angeordnet ist.

Description:
Verfahren und Anordnung zur Formänderung eines plattenartigen Werkstücks

Beschreibuna

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 be- abstandeten Stützelementen eines Maschinenbettes, Umformen des Werkstücks in eine Endform durch schrittweises Freibiegen, indem die Schritte Biegen eines Teilab schnitts des Werkstücks durch Absenken eines Oberwerkzeugs zwischen die Stützele mente aus einer Warteposition in eine Umformposition, Anheben des Oberwerkzeugs in die Warteposition und Verfahren der Position des Werkstücks relativ zu dem Ma schinenbett in mindestens einer Zustellrichtung repetierend ausgeführt werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Formänderung eines platten artigen Werkstücks, das eine durch Materialstärkenreduzierung gebildete Formaus- nehmung 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.

Derartige Verfahren und Anordnungen kommen insbesondere 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. Regelmäßig werden die umgeformten Bleche anschließend spanend bearbeitet, um Nietbohrungen, Taschen und Ausschnitte in das bereits umgeformte Werkstück ein zubringen.

Aus dem Dokument DE 10 201 1 1 14 927 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.

Nachteilig ist, dass mit den bekannten Verfahren und Anordnungen ausschließlich vollflächige Werkstücke bearbeitet werden können. Zerspanend bearbeitete Werk stücke, 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.

Aufgrund dessen ist es erforderlich, die Werkstücke zunächst in einem Biegeprozess umzuformen und diese erst anschließend zerspanend zu bearbeiten, um die ge wünschte 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 einher geht.

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 Ver fahren vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen da durch gelöst, dass vor dem Umformen des Werkstücks in die Endform ein an die Form ausnehmung angepasstes und zum Materialstärkenausgleich eingerichtetes Füllele ment erstellt und im Bereich der Formausnehmung angeordnet wird. Das erfindungs gemäße Verfahren bietet zahlreiche Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Tech nik bekannten Verfahren. So wird mittels der Erfindung erstmals ein Verfahren ge- schaffen, das das Biegen von bereits zerspanend bearbeiteten Werkstücken erlaubt. Die Werkstücke können nun bereits vor dem Biegevorgang aufgrund ihrer plattenarti gen Geometrie spanend bearbeitet werden. Hierzu genügt der Einsatz einer dreiach sigen 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. Zu dem wird mittels des Füllelements ein hochpräziser Biegevorgang, insbesondere im Bereich der Formausnehmungen, also im Bereich von eingefrästen Taschen, Nieten lochbohrungen, Fensterausschnitten oder dergleichen gewährleistet und so eine ex trem gute Wiederholgenauigkeit des gesamten Biegevorgangs erreicht.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Füll element 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 Füllele ment bildet so eine wiederverwendbare Zwischenlage, die zwischen dem Oberwerk zeug und dem Werkstück angeordnet ist. Das Füllelement gewährleistet eine gleichmä ßige Einleitung der beim Biegevorgang wirkenden Kräfte in das Werkstück und kom pensiert das materialstärkenabhängige unterschiedliche Umformverhalten beim Biege vorgang. So wird das gesamte Werkstück trotz der vorhandenen Formausnehmung exakt und mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit gebogen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist das Füllelement in Bereichen der Formausnehmung mit reduzierter Materialstärke jeweils eine Mindest dicke auf, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks in diesem Bereich entspricht. Das Füllelement ist folglich als Ausgleichselement einge richtet, dass den Materialabtrag durch den zuvor erfolgten Zerspanungsprozess an dem Werkstück exakt kompensiert, so dass beim Umformvorgang stets ein im Wesent lichen flächiger Kontakt zwischen dem Oberwerkzeug und dem Werkstück bzw. dem darauf angeordneten Füllelement gegeben ist. Entsprechend einer weiteren zweckmä ßigen 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. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Füllelement in vorgege benen 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 Rücksprung verhalten 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 Rück sprungverhaltens ausgebildet und eingerichtet.

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.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Füll element 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 Flexi bilität, 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 Füll element durch Zerspannen hergestellt. Auf diese Weise ist das Füllelement kosten günstig und mit hoher Präzision herstellbar.

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 fe derndes Maschinenbett. Beim Umformvorgang wird das Stützflächenelement elastisch mitverformt und stützt so vollflächig das Werkstück. Vorteilhafterweise können so ei nerseits 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. Die Aufgabe wird auch durch die eingangs genannte Anordnung gelöst, die sich da durch auszeichnet, dass diese 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 einhergehen den Vorteile, wird auf die obigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. Die dort beschriebenen Vorzüge gelten in analoger Weise auch für die er findungsgemäße Anordnung sowie für die im Folgenden genannten weiteren vorteil- haften Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement zumindest im Wesentlichen als Negativform der Formausnehmung ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Füllelement in Berei chen der Formausnehmung mit reduzierter Materialstärke jeweils eine Mindestdicke auf, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks in diesem Bereich entspricht.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement derart ausgebildet ist, dass dieses, in der Formausnehmung an geordnet, unter Bildung einer zumindest im Wesentlichen glatten Andruckfläche mit der Oberseite des Werkstücks bündig abschließt.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Füll element in vorgegebenen Überhöhungsbereichen gegenüber der Andruckfläche vor springend eingerichtet ist. Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Erstellen der Überhöhungsbereiche eine druckfeste Folie auf der Andruck fläche angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Folie mit der Andruck- fläche durch eine Klebeverbindung verbunden. Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement aus Acrylnitril-Butadien-Kunststoff (ABS) besteht.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stützelementen des Maschinenbetts und dem Werkstück ein federndes Stützflächenelement angeordnet ist.

Weitere bevorzugte und/oder zweckmäßige Merkmale und Ausgestaltungen der Erfin dung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevor- zugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Umformvorgangs mittels der erfindungs gemäßen Anordnung, und

Fig. 3 eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Stützflächenelement.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Anordnung werden im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben. Aufgrund der Analogie zwischen Verfahren und Anordnung gelten die jeweils gemachten Ausführun gen zum Verfahren ebenso für die erfindungsgemäße Anordnung und umgekehrt.

Figur 1 zeigt ein plattenartiges Werkstück 10 mit einer durch Materialstärkenreduzie- rung gebildeten Formausnehmung. Beispielsweise ist das Werkstück ein Blech oder Großblech zur Verwendung als Flugzugaußenhaut, insbesondere aus Aluminium legierungen mit Kupfer- und/oder Magnesiumanteilen mit hohen Zugfestigkeiten im Bereich von 400 bis 450 N/mm 2 . Derartige Bleche weisen beispielsweise Maße von 800 x 800 mm bis zu 6000 x 6000 mm auf. Die maximale Materialstärke des Werk- Stücks 10 variiert je nach Anwendungsfall zwischen 0,5 und 16 mm. Das erfindungs gemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind zum Umformen von Werkstücken 10 aus Kunststoff oder Metall, wie Aluminium- und Stahlblechen ge eignet.

Das Werkstück 10 weist eine Formausnehmung auf, die durch Materialstärkenredu zierung gebildet ist. Wie der schematischen Ansicht in Figur 1 zu entnehmen ist, weist das Werkstück 10 Bereiche 1 1 reduzierter Materialstärke auf. Diese Bereiche 1 1 bilden die Formausnehmung. Bei der Verwendung der Werkstücke 10 in der Flugzeugindus trie als Flugzeugaußenhaut, auch als„skins“ bezeichnet, werden diese Bereiche 1 1 beispielsweise durch Nietbohrungen, Taschen zur Gewichtsersparnis, Ausschnitte für Fenster oder dergleichen in das Werkstück 10 eingebracht. Die Bearbeitung des Werk stücks zum Einbringen der Formausnehmung erfolgt durch Zerspanen, beispielsweise am plattenartigen, also ebenen Werkstück 10 mittels dreiachsigen Zerspanungsma schinen.

Zur Formänderung, beispielsweise um das Werkstück 10 an die gewünschte Flugzeug kontur anzupassen, wird dieses vorzugsweise auf mindestens zwei voneinander beab- standeten Stützelementen 12 eines Maschinenbettes 13 angeordnet. Der Umformvor gang in die Endform erfolgt durch schrittweises Freibiegen. Hierzu wird ein Teilab schnitt 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.

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 End form durch mehrfaches Umformen erreicht ist.

Weiter bevorzugt sind die - in der Zeichnung nicht gezeigten - Positioniermittel aus gebildet und eingerichtet, das Werkstück 10 nicht nur in der gezeigten Zustellrichtung 17 zu verfahren, sondern zusätzlich in einer weiteren Richtung senkrecht zu der Zu stellrichtung 17 zu verfahren. Das Werkstück kann so weitestgehend beliebig in der XY-Ebene positioniert und verfahren werden. Zusätzlich ist es möglich, das Oberwerk zeug 14 gegenüber der Z-Richtung 17 zu neigen. Auf diese Weise können die Werk stücke in gewissem Maß beim Umformen tordiert werden. Durch Vorgabe der Eintauchtiefe des Oberwerkzeugs 14, die durch Absenkweg be stimmt ist, wird der jeweils bei einem Umformvorgang gewünschte lokale Biegeradius vorgegeben. Durch repetierendes Ausfuhren dieses Umformvorgangs wird das Werk- stück 10 in die gewünschte Endform umgeformt. Durch Vorgabe individueller Eintauch tiefen für jeden Biegevorgang können unterschiedliche Radien in das Werkstück 10 eingebracht werden.

Vor dem Umformen des Werkstücks 10 in die Endform wird ein an die Formausneh- mung 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 1 1 reduzierter Materialstärke der Formaus nehmung aus.

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 Werk stück 10 in diesen Bereichen Umformergebnisse zu erhalten, die den engen vorge- gebenen Toleranzen zuwiderlaufen.

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.

Vorzugsweise wird das Füllelement 18 als Negativform bzw. im Wesentlichen als Ne gativform der Formausnehmung erstellt. Mit anderen Worten weist das Füllelement 18 eine Form auf, die zur Form der Bereiche 1 1 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 aus gewählte Bereich des Werkstücks 10 abdeckt. Weiter bevorzugt weist das Füllelement 18 in Bereichen 1 1 der Formausnehmung mit reduzierter Materialstärke jeweils eine Mindestdicke auf, die mindestens dem Maß der Materialstärkenreduktion des Werkstücks 10 in diesem Bereich entspricht. Das Werk- stück 10 bildet so mit dem Füllelemente 18 die zuvor beschriebene ebene Andruck fläche 19, so dass beim Umformvorgang grundsätzlich ein flächiger Kontakt zwischen Oberwerkzeug 14 und dem Werkstück 10 bzw. dem Füllelement 18 gewährleistet ist.

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.

Gemäß einer bevorzugten - in der Zeichnung nicht gezeigten - Weiterbildung der Er findung 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 Rücksprung verhalten auf. In Abhängigkeit der jeweiligen lokalen Materialstärke sowie des gewähl ten Biegeradius federt das Material des Werkstücks nach dem Umformvorgang unter schiedlich stark zurück.

Dieses Rücksprungverhalten wird erfindungsgemäß vor dem Umformvorgang simulativ ermittelt und anhand dieser Simulation das Rücksprungverhalten des gesamten umzu formenden Werkstücks 10 prognostiziert. Auf Basis dieser Prognose werden anschlie ßend 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 Füll elements eine erhöhte Eintauchtiefe erzielt und auf diese Weise in den Überhöhungs bereichen die auf das Werkstück ausgeübte Kraft gegenüber den restlichen Bereichen beim Biegevorgang vergrößert. Im Ergebnis wird das Werkstück 10 lokal an den Stel- len 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.

Zur Bestimmung der Überhöhungsbereiche kommt beispielsweise eine Prozesssimu- lation unter Verwendung eines Programmes zur Analyse mittels Finite-Elemente-Me- thode (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.

Wie bereits zuvor ausgeführt, wird das Füllelement 18 auf Basis der ermittelten Geo metrie 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 anzupas sen. Weiter bevorzugt wird die Folie auf die Andruckfläche 19 des Füllelements 18 auf geklebt und so gegen unerwünschtes Verrutschen gesichert.

Vorzugsweise wird das Füllelement 18 aus Acrylnitril-Butadien-Kunststoff (ABS) herge stellt. Dieses Material besitzt ein E-Modul von 2400 MPa und weist so die erforderliche Flexibilität auf, um sich einerseits während des Umformvorgangs elastisch mitzuver formen und anderseits nach dem Ende des Umformvorgangs wieder seine ursprüng liche 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.

Alternativ kann das Füllelement 18 aus anderen Kunststoffen, Faserverbundwerkstof fen, 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.

In Figur 3 ist eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen 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 je doch nach Abschluss des Biegevorgangs selbsttätig in seine ursprüngliche Form zu rück. Durch das Stützflächenelement 21 wird das Werkstück 10 vollflächig gestützt.