Recently incremental sheet metal forming (ISF) has used widely in making prototypes and small-volume products in automotive industry etc. We apply the ISF to make a 1/4 sized automobile body-in-white. First, ISF tests for rectangular shaped cup have been performed to clarify the formability denoting the relationship between the component wall angle and maximum cup height of safe forming. Next, a CAD model for the automobile was designed and segmented into several components in order to accommodate the working space of the CNC machine we adopted and the formability of the sheet metal. Then, a CAM software was employed to generate the tool path for manufacturing wooden dies and all the small parts. Finally, the different parts were joined into a single component by laser welding after the ISF process. By using the ISF we successfully produced the 1/4 sized automobile body-in-white.
Incremental sheet forming (ISF) is a highly versatile and flexible process for rapid manufacturing of complex sheet metal parts. Compared to conventional sheet forming processes, ISF is of a clear advantage in manufacturing small batch or customized parts. ISF needs die-less machine alone, while conventional sheet forming requires highly expensive facilities like dies, molds, and presses. This equipment takes long time to get preparation for manufacturing. However, ISF does not need the full facilities nor much cost and time. Because of the facts, ISF is continuously being used for small batch or prototyping manufacturing in current industries. However, spring-back induced in the process of incremental forming becomes a critical drawback on precision manufacturing. Since sheet metal, being a raw material for ISF, has property to resilience, spring-back would come in the case. It is the research objective to investigate how geometrical shaping parameters make effect on shape dimensional errors. In order to analyze the spring-back occurred in the process, this study experimented on Al 1015 material in the ISF. The statistical tool employed experimental design with factors. The table of orthogonal arrays of $L_8(2^7)$ are used to design the experiments and ANOVA method are employed to statistically analyze the collected data. The results of the analysis from this study shows that the type of shape and the slope of bottom are the significant, whereas the shape size, the shape height, and the side angle are not significant factors on dimensional errors. More error incurred on the pyramid than on the circular type in the experiments. The sloped bottom showed higher errors than the flat one.
Unlike other press forming processes, ISF (Incremental sheet forming) doesn't require a punch and die set. However, during the ISF processes unwanted bending deformation occurred around the target geometry. This paper is aimed to analyze the effect of the die structure, which is supported by bolts, on the geometric accuracy of the ISF processes. In this research, the ISF processes with Al5052 sheet of 0.5 mm, the tool diameter of 6 mm and the stepdown of 0.4 mm was employed. L-shaped, step-shaped, relief-shaped geometry were employed in experiments. Sectional view and the plastic strain were compared. From this research we find out that the bolt supported ISF processes increases the geometric accuracy of products very effectively.
In this study, response surface method (RSM), back propagation neural network (BPNN), and genetic algorithm (GA) were used for modeling and multi-objective optimization of the parameters of AA5052-H32 in incremental sheet forming (ISF). The goal of optimization is to determine the maximum forming angle and minimum surface roughness, while varying the production process parameters, such as tool diameter, tool spindle speed, step depth, and tool feed rate. A Box-Behnken experimental design (BBD) was used to develop an RSM model and BPNN model to model the variations in the forming angle and surface roughness based on variations in process parameters. Subsequently, the RSM model was used as the fitness function for multi-objective optimization of the ISF process the GA. The results showed that RSM and BPNN can be effectively used to control the forming angle and surface roughness. The optimized Pareto front produced by the GA can be utilized as a rational design guide for practical applications of AA5052 in the ISF process
In this study, response surface method (RSM) was used in modeling and multi-objective optimization of the parameters of AA5052-H32 in incremental sheet forming (ISF). The goals of optimization were the maximum forming angle, minimum thickness reduction, and minimum surface roughness, with varying values in response to changes in production process parameters, such as tool diameter, tool spindle speed, step depth, and tool feed rate. A Box-Behnken experimental design (BBD) was used to develop an RSM model for modeling the variations in the forming angle, thickness reduction, and surface roughness in response to variations in process parameters. Subsequently, the RSM model was used as the fitness function for multi-objective optimization of the ISF process based on experimental design. The results showed that RSM can be effectively used to control the forming angle, thickness reduction, and surface roughness.
Demand for ultra-thin materials is increasing due to their light-weight and versatile properties. In this work, the formability of the ultra-thin stainless steel sheets of various thicknesses in the incremental sheet forming (ISF) process is investigated. The effects of the thickness on formability were evaluated with forming experiments of the truncated cone shape with 10° intervals. As the thickness of the material decreased, the maximum forming angle decreased and wrinkles also occurred quickly. The maximum forming angles in the truncated cone shape without the wrinkles for the thickness of 0.05 mm, 0.08 mm, and 0.1mm were 30°, 40°, and 50°, respectively. Wrinkles occurred in a twisted shape along the moving direction of the tool. As the material thickness increased, the size of the wrinkles increased.
점진판재성형은 금형을 제작하지 않고 판재를 가공하는 방법으로서 빠른 시제품 제작과 소량 생산에 적합한 성형법이다. 이러한 점진판재성형의 공정 변수로 공구 직경, 매 스탭당 Z-방향 깊이, 공구 이송 속도, 공구 회전 속도 등은 성형품의 품질에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 두께가 1.0mm인 Al3004판재를 사용하여 원뿔절두체(VWACF: Varying Wall Angle Conical Frustum) 모델의 점진성형을 실시하였으며, 각각의 변수들의 조합에서 성형성을 판단하였다. BP신경망 (BPNN: Back Propagation Neural Network)를 기반으로 Minitab 소프트웨어를 사용하여 성형 각도를 예측하는 2 차 수학적 모델을 구축하였다. 또한 이 모델을 유전 알고리즘의 목적함수로 사용하였으며 최대 성형 각도로 얻기 위한 최적의 변수 조합을 찾아내었다. 공구 직경은 6mm, 회전 속도는 180rpm, Z-방향 피치는 0.401mm, 이송 속도는 772.4mm/min일 경우 가장 큰 성형 각도인 87.071°를 갖는 컵을 성형할 수 있었다.
Alves de Sousa, R.J.;Ferreira, J.A.F.;Sa de Farias, J.B.;Torrao, J.N.D.;Afonso, D.G.;Martins, M.A.B.E.
Structural Engineering and Mechanics
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제49권5호
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pp.645-660
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2014
This paper presents the design and project of an innovative concept for a Single Point Incremental Forming (SPIF) Machine. Nowadays, equipment currently available for conducting SPIF result mostly from the adaptation of conventional CNC machine tools that results in a limited range of applications in terms of materials and geometries. There is also a limited market supply of equipment dedicated to Incremental Sheet Forming (ISF), that are costly considering low batches, making it unattractive for industry. Other factors impairing a quicker spread of SPIF are large forming times and poor geometrical accuracy of parts. The following sections will depict the development of a new equipment, designed to overcome some of the limitations of machines currently used, allowing the development of a sounding basis for further studies on the particular features of this process. The equipment here described possesses six-degrees-of freedom for the tool, for the sake of improved flexibility in terms of achievable tool-paths and an extra stiffness provided by a parallel kinematics scheme. A brief state of the art about the existing SPIF machines is provided to support the project's guidelines.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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