Umformen mittels örtlich variabel vaporisierender Aktuatoren

Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer: 391967465
Ansprechpartner: Marlon Hahn M. Sc.

Eine Kondensatorentladung über einer Al-Folie lässt diese schlagartig verdampfen (vaporisierender Aktuator), sodass der resultierende Druck – je nach Platzierung – für eine örtlich flexible Blechumformung genutzt werden kann.

Für die Etablierung einer multiphysikalischen Prozessmodellierung zwecks prädiktiver Vorauslegung existiert ein zweischrittiger Ansatz. Die elektrische Energieeinbringung bis zum sogenannten Berstpunkt wurde bereits numerisch und analytisch beschrieben. Die Berstenergiedichte entspricht schließlich einem Impulsdruck, mit dem die Umformung im zweiten Schritt dehnratenabhängig modelliert wird. Für eine räumlich umfassende Abbildung wird für den expandierenden Folienaktuator eine netzfreie Methode herangezogen. Für eine vereinfachte Modellierung wurde jedoch zunächst ein Code geschrieben, der das Blech als „plastisch verbundene Massenkette“ darstellt (vgl. Bild: Kettenmodell), welche mit einem definierten Impuls im Vaporisationsbereich beaufschlagt wird. Messungen mittels Photon Doppler Velocimetry (PDV) validieren die trägheitsbedingte Dynamik der Umformhistorie (vgl. Bild).

Beispielvergleich zwischen Experiment und vereinfachtem Umformmodell