Simulationssoftware

Crashs und Umformprozesse im Fahrzeugbau simulieren

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Letztlich bleibt aber ein wichtiger Teil der Verantwortung beim Kunden: Zwar bieten Hersteller wie Dassault Systèmes für Abaqus zahlreiche Seminare etwa zur Metallplastizität an, um die Materialgesetze zu erklären und Materialparameter zu ermitteln. Doch deren Kalibrierung für die speziellen Materialcharakteristika bleibt den Anwendern überlassen.

Tailored Blanks stellen Simulationssoftware ebenfalls vor Probleme

Tailored Blanks: Eine weitere Herausforderung für das Virtual Prototyping in der Autoindustrie stellt der Trend zu Tailored Blanks dar. Hierunter versteht man maßgeschneiderte, vorgefertigte Blechhalbzeuge mit unterschiedlicher Materialgüte und unterschiedlicher Materialstärke, die anschließend zum Beispiel durch Tiefziehen umgeformt werden.

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Im fertigen Bauteil sind dann nur diejenigen Bereiche mit einem dickenmäßig verstärkten oder hochfesten Material belegt, die in der Praxis auch hoch belastet werden. Hierdurch lassen sich Gewicht und Fertigungskosten einsparen; auf zusätzliche Verstärkungsteile kann verzichtet werden.

Abaqus weist deshalb geeignete Modellierungsmethoden auch für die Umformsimulation solcher in sich heterogener Blechbauteile auf, zum Beispiel durch spezielle Kontinuumsschalenelemente oder geeignete Delaminationsmechanismen.

Simulationssoftware muss Umgang mti Faserverbundwerkstoffen abbilden

Faserverbundwerkstoffe: Heckklappen und Türen, aber auch Fahrwerksteile wie etwa Querlenker werden zunehmend aus Verbundwerkstoff-Bauteilen hergestellt. Viele OEM planen, Autos auf den Markt zu bringen, deren Karosserie in wesentlichen Teilen aus Composite-Bauteilen zusammengesetzt sein wird. Dies birgt riesige Konsequenzen auch für die Simulation, denn Verbundwerkstoffe sind anisotrope Werkstoffe (Bild 4).

Das bedeutet: Ihre Belastbarkeit hängt von der Richtung ab, in der die Fasern ausgerichtet sind. Anders gesagt: Composite-Bauteile sind idealerweise so zu gestalten, dass die Fasern der Verbundlagen parallel zum Kraftfluss liegen, der auf das Teil ausgeübt wird, da sie in dieser Belastungsrichtung die größte Festigkeit aufweisen.

Simulationssoftware muss möglichst genaue Versagenprognosen von Composites-Bauteilen liefern

So vergrößert sich bei Composites der Gestaltungsspielraum, weil die Anzahl und die Eigenschaften der verschiedenen Lagen simuliert und optimiert werden können. Hier bestehen große Herausforderungen an die Simulation, möglichst genaue Prognosen der Versagensformen von Composite-Bauteilen zu leisten und unterschiedliche Lagenstrukturen realistisch zu beurteilen. Abaqus bietet in diesem Feld nicht nur eine durchgängige Prozesskette mit Catia, sondern auch geeignete Pre- und Postprocessingfunktionalitäten zum Aufbau und zur Beurteilung Faserverbundstrukturen.

Doch ob es sich nun um eine Blech- oder um eine Composite-Simulation handelt – die Fähigkeit, lokale Effekte wie Material- und Verbindungsfehler wirklichkeitsgetreu vorherzusagen, sollte bei den Unternehmen noch viel mehr Aufmerksamkeit genießen. Nur eine Simulationssoftware, die in der Lage ist, die lokalen Gegebenheiten präzise im globalen Simulationsmodell zu repräsentieren, wird in den Ergebnissen eine sehr hohe Prognosegüte erreichen und damit das Versprechen virtueller Produktentwicklung nach gesteigerter Kosten- und Zeiteffizienz erfüllen.

Dr.-Ing. Martin Küssner, Geschäftsführer Dassault Systèmes Simulia GmbH, 52062 Aachen

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