9.5 Formare incrementală pe două fețe

Formarea incrementală pe două fețe (DSIF) folosește câte o sculă pe fiecare parte a foii. După cum s-a menționat mai devreme, rolele de deformare și de susținere ale fiecărei scule se vor schimba în continuare în funcție de geometrie. Configurația DSIF sporește complexitatea componentelor care pot fi formate și reduce multe dintre limitările asociate formării incrementale. Cao și colab. (2008) au montat două scule pe un singur cadru rigid în C (Fig. 34) pentru a demonstra că DSIF formează caracteristici pe ambele părți ale planului inițial al foii. Ei au introdus factorul de comprimare ca raport între interstițiul sculei și grosimea inițială a foii și au raportat că scăderea factorului de comprimare îmbunătățește acuratețea dimensională a componentei formate (eroare relativă de 46,6-28,4%, pentru comprimarea de 0-40% a grosimii foii). Grupul lor (Malhotra și colab. 2011b) a studiat în continuare efectul comprimării asupra acurateței geometrice pentru componenta conică cu guler (unghi de perete de 65o, adâncime de 36 mm) folosind două scule care se mișcă independent de fiecare parte a foii. Rețineți că definiția factorului de comprimare aici este raportul dintre interstițiul sculei în orice moment și grosimea așteptată folosind legea sinusului în acea locație. Starea de contact a sculei de jos (scula de sprijin) este îmbunătățită odată cu scăderea factorului de comprimare, dar efectul factorului de comprimare asupra acurateței piesei nu este consistent.
Double-sided incremental forming (DSIF) uses one tool each on either side of the sheet. As stated earlier, the deforming and supporting roles of each tool will keep changing depending on the geometry. DSIF configuration enhances the complexity of the components that can be formed and reduces many of the limitations associated with incremental forming. Cao et al. (2008) mounted two tools on a single rigid C-frame (Fig. 34) to demonstrate DSIF to form features on both sides of initial plane of sheet. They introduced squeeze factor as ratio between tool gap and initial sheet thickness and reported that decrease in squeeze factor improves the dimensional accuracy of the formed component (relative error of 46.6–28.4 %, for squeeze of 0–40 % sheet thickness). Their group (Malhotra et al. 2011b) further studied the effect of squeezing on geometrical accuracy for conical component with fillet (65 wall angle, depth 36 mm) using two independently moving tools on either side of the sheet. Note that the squeeze factor definition here is the ratio between tool gap at any instant and the expected thickness using sine law at that location. The contact condition of the bottom tool (support tool) is improved with decrease in squeeze factor, but the effect of squeeze factor on part accuracy is not consistent.


Fig. 34 Formare incrementală pe două fețe folosind o clemă-C pentru a monta ambele unelte (Cao et al. 2008)

Malhotra şi colab. (2012b) au propus o altă strategie DSIF (DSIF acumulativă) folosind strategia de traseu al sculei in-to-out (IO) (Malhotra și colab. 2011a) cu scule de formare și suport controlate de deplasare. Folosind ADSIF, au format conuri de unghiuri 40o și 50o și au raportat o abatere maximă de formă de 1,15 mm. Timpul de formare, folosind ADSIF, crește drastic pentru a obține adâncimea și geometria dorite a componentei, deoarece utilizează numai trasee de scule in-to-out. Meier şi colab. (2011) au folosit doi roboți pentru a controla scule diferite de fiecare parte a foii și au numit procesul formare incrementală duplex (Fig. 8). Ei au folosit controlul poziției pentru scula de formare și o combinație de control al forței și al poziției pentru scula de sprijin pentru a menține contactul continuu. Ei au folosit o tehnică de măsurare bazată pe viziune pentru a estima abaterile de la profilul ideal și au modificat traseul sculei pentru a reduce abaterea. Ei au folosit predicțiile FEA și pentru a modifica traseul sculei și au raportat o îmbunătățire semnificativă a acurateței în regiunea peretelui. Dar, îmbunătățirea acurateței în regiunea de deschidere a componentei și în regiunile inferioare este marginală (abatere în intervalul 0,5–1,0 mm). Malhotra et al. (2012b) have proposed another DSIF strategy (accumulative DSIF) using in-to-out (IO) tool path strategy (Malhotra et al. 2011a) with displacement controlled forming and support tools. Using ADSIF, they formed cones of 40 and 50 angles and reported maximum shape deviation of 1.15 mm. Forming time, using ADSIF, increases drastically to achieve the desired depth and geometry of the component as it uses only in-to-out tool paths. Meier et al. (2011) used two robots to control different tools on either side of sheet and termed the process as duplex incremental forming (Fig. 8). They used position control for the forming tool and combination of force and position control for the support tool to maintain continuous contact. They used a vision-based measurement technique to estimate deviations from ideal profile and modified the tool path to reduce the deviation. They made use of FEA predictions also to modify the tool path and reported significant improvement of accuracy in the wall region. But, the improvement in accuracy in component opening region and bottom regions is marginal (deviation in the range of 0.5–1.0 mm). Datorită presiunii suprapuse a sculei de sprijin, a fost raportată o creștere de 12,5% a formabilității. Meier şi colab. (2012) au prezentat un lanț de proces integrat CAx (CAD, CAM, CAE) (Fig. 35) pentru procesul de formare incrementală asistată de robot, numit roboformare, pentru a realiza rapid planificarea traseului și pentru a crește simultan acuratețea geometrică folosind diferite metode de compensare. Sistemul CAM comercial cu caracteristici suplimentare a fost dezvoltat pentru două trasee de scule sincronizate în funcție de strategii diferite de formare. Un model de simulare folosește acest traseu al sculei pentru animația mișcărilor robotului și pentru a asigura siguranța experimentală. Rezultatele formării sunt prognozate utilizând traseul sculei într-un model FEM stabilit, care sunt transmise înapoi la programul CAM. După compararea cu geometria țintă, abaterile geometrice au fost utilizate pentru a ajusta traseele sculei. Ei au raportat reducerea abaterii profilului de la 1,08 la 0,2 mm, dar FEA consumă aproximativ 10 ore pentru simulare; astfel, compensarea în timp real este dificil de implementat. Recent, mașina DSIF a fost proiectată și dezvoltată la Institutul Indian de Tehnologie Kanpur și multe studii sunt în curs de desfășurare (Srivastsava 2010; Koganti 2011; Asghar 2012; Shibin 2012; Lingam 2012). Foarte recent, Universitatea Northwestern, Evanston, a dezvoltat și o mașină DSIF.
Due to the superimposed pressure from support tool, 12.5 % increase in formability has been reported. Meier et al. (2012) presented an integrated CAx (CAD, CAM, CAE) process chain (Fig. 35) for the robot-assisted incremental forming process, called as roboforming, to quickly realized the path planning and simultaneously raise the geometrical accuracy using different compensation methods. Commercial CAM system with additional features has been developed for two synchronized tool paths according to different forming strategies. A simulation model uses this tool path for animation of robot movements and to ensure the experimental safety. Forming results are forecasted using the tool path in an established FEM model, which are fed back to the CAM program. After the comparison with the target geometry, the geometrical deviations were used to adjust the tool paths. They reported reduction of profile deviation from 1.08 to 0.2 mm, but FEA consumes about 10 h for simulation; thus, the real-time compensation is difficult to implement. Recently, DSIF machine has been designed and developed at Indian Institute of Technology Kanpur and many studies are in progress (Srivastsava 2010; Koganti 2011; Asghar 2012; Shibin 2012; Lingam 2012). Very recently, Northwestern University, Evanston, has also developed a DSIF machine. v


Fig. 35 Diagrama bloc care arată interacțiunea diferitelor module pentru a genera traseul sculei pentru roboformare (Meier et al. 2012)