New tool - a breakthrough in incremental sheet forming

新工具——渐进式板材成形的突破

基本信息

  • 批准号:
    EP/T005254/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.84万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Many high strength and lightweight materials, such as aluminium, magnesium and titanium alloys, have been increasingly used, for example in automotive and aerospace applications, due to their excellent strength-to-weight ratios. Many of these materials have limited ductility at room temperature therefore it is difficult and costly to manufacture these materials into sheet products with complex geometries. Deforming these hard-to-deform materials at elevated temperatures is required. However, traditional sheet forming techniques, such as stamping, may not be cost effective for production of small batch and customised products. This is because these traditional forming techniques involve high costs and long development cycles for manufacturing moulds/dies required for each product. Incremental sheet forming (ISF) is a flexible, cost effective and energy efficient process, particularly suitable for prototype and customised products with complex geometries. ISF only requires a simple tool with a hemispherical head to deform the sheet material incrementally by moving the tool along predefined tool paths. The tooth paths can be created directly from the product CAD model to perform ISF using a conventional CNC machine. No special moulds/dies or heavy duty forming equipment are required therefore cost effective for small batch manufacturing. However, one of the most crucial limitations of ISF is that it is generally performed at room temperature therefore it cannot manufacture hard-to-deform materials due to their limited ductility at room temperature. This project aims to develop a new type of ISF tool to facilitate vibration-assisted ISF at elevated temperatures without the need of using any additional device, equipment and extra energy input. The new ISF tool enables high amplitude and low frequency vibration-assisted ISF which creates localised material softening and heating therefore improves the material ductility for manufacturing products with complex geometries. In this project, the proof-of concept experiments will be conducted to assess enhanced capabilities of the new ISF in forming light alloys. Demonstrable products will be identified, developed and manufactured to benchmark the capabilities and limitations of the proposed new tool enabled vibration-assisted ISF.
许多高强度和轻质材料,如铝、镁和钛合金,由于其优异的强度重量比,已越来越多地用于汽车和航空航天应用。许多这些材料在室温下的延展性有限,因此将这些材料制造成具有复杂几何形状的片材产品是困难且昂贵的。需要在高温下使这些难以变形的材料变形。然而,传统的板材成型技术(例如冲压)对于小批量和定制产品的生产可能不具有成本效益。这是因为这些传统的成型技术在制造每种产品所需的模具/模具时涉及高成本和长开发周期。增量板材成型 (ISF) 是一种灵活、经济高效且节能的工艺,特别适合具有复杂几何形状的原型和定制产品。 ISF 只需要一个带有半球形头部的简单工具,即可通过沿预定义的工具路径移动工具来使板材逐渐变形。可以直接从产品 CAD 模型创建齿形路径,以使用传统 CNC 机床执行 ISF。不需要特殊的模具或重型成型设备,因此对于小批量制造来说具有成本效益。然而,ISF最关键的限制之一是它通常在室温下进行,因此由于其在室温下的延展性有限,无法制造难以变形的材料。该项目旨在开发一种新型ISF工具,以促进高温下的振动辅助ISF,而不需要使用任何额外的装置、设备和额外的能量输入。新的 ISF 工具可实现高振幅和低频振动辅助 ISF,从而产生局部材料软化和加热,从而提高制造具有复杂几何形状的产品的材料延展性。在该项目中,将进行概念验证实验,以评估新 ISF 在形成轻合金方面的增强能力。将确定、开发和制造可演示的产品,以对拟议的新工具启用振动辅助 ISF 的功能和局限性进行基准测试。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Biaxial tension under bending and compression - development of a new formability test for incremental sheet forming
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Forming the Future - Proceedings of the 13th International Conference on the Technology of Plasticity
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  • DOI:
    10.1007/978-3-030-75381-8_37
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Long H
  • 通讯作者:
    Long H
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  • DOI:
    10.1007/978-3-031-40920-2_62
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chang Z
  • 通讯作者:
    Chang Z
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  • DOI:
    10.1007/978-3-031-41023-9_22
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Flanagan F
  • 通讯作者:
    Flanagan F
New Rosette Tools for Developing Rotational Vibration-assisted Incremental Sheet Forming
  • DOI:
    10.1016/j.jmatprotec.2024.118311
  • 发表时间:
    2024-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    H. Long;W.X. Peng;Z.D. Chang;H. Zhu;Y.J. Jiang;Z.H. Li
  • 通讯作者:
    H. Long;W.X. Peng;Z.D. Chang;H. Zhu;Y.J. Jiang;Z.H. Li
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