Entwicklung eines Anlagenkonzepts zur Vereinzelung von Stahlflachstäben

Die Vereinzelung von in Bundform angelieferten und durch den Herstellungsprozess verkrümmten Stahlflachstäben mit unterschiedlichen Längen und Querschnitten ist bislang kaum untersucht. Entsprechend gibt es nur wenige übertragbare Lösungen für den konkreten Anwendungsfall bei der voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines robusten, prozesssicheren und anpassungsfähigen Vereinzelungskonzepts, das die variierenden Geometrien, unterschiedlichen Stabmaterialien sowie Verkrümmungen berücksichtigt und sich in den bestehenden Prozess integrieren lässt. Die Konzeption umfasst die theoretische Ausarbeitung mechanischer und steuerungstechnischer Prinzipien zur Vereinzelung. Zur Prüfung von Funktionalität und Prozessverhalten wird die Diskrete-Elemente-Methode (DEM) eingesetzt. Dafür werden relevante Material- und Kontaktparameter bestimmt und geeignete Simulationseinstellungen festgelegt. Auf Basis der DEM-Analysen werden das Bewegungs- und Kontaktverhalten bewertet, kritische Zustände identifiziert und Gestaltungsparameter abgeleitet. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für eine belastbare Konzeptbewertung und die Auslegung einer Anlage. Als zentrales Ergebnis zeigt sich die prinzipielle Vereinzelbarkeit durch induzierte Schwingbewegungen mittels Rüttelplatte. Der zugrunde liegende Wirkmechanismus beruht auf Stab¿Stab¿Kollisionen, die eine Umverteilung bewirken. Die Stäbe ordnen sich dabei in freien Zwischenräumen nebeneinander an. Der Einsatz zweier unterschiedlicher Stabmodelle sowie die Feinabstimmung der Schwingparameter auf die spezifischen Bundeigenschaften lieferten grundlegende Erkenntnisse. Realversuche bestätigten das in den Simulationen beobachtete Bewegungsmuster und dienten der grundlegenden Validierung. Offene Punkte betreffen vor allem die Geräuschentwicklung sowie eine abschließende Validierungssimulation mit auf die Realversuche kalibrierten Parametern. Diese nächsten Schritte werden für die Konstruktion, Fertigung und den erfolgreichen Einsatz der Anlage empfohlen.