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Umformsimulation

Einflüsse des Umformvorgangs auf die Bauteileigenschaften im Griff

| Autor/ Redakteur: Tobias Menke und Sebastian Pinner / Dietmar Kuhn

Bei der Datenübergabe zwischen der Fertigungssimulation und der strukturmechanischen Bauteilauslegung klafft eine Lücke. Ein CAD-Anbieter hat jetzt einen Workflow entwickelt, mit dem die Verfestigungswerte und Dickenverteilungen aus der Umformhistorie direkt in die FEM-Berechnung einbezogen werden können.

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( Bild: Volkswagen )

Obwohl viele Simulationsanwendungen bereits einen hohen Reifegrad erreicht haben, kann ihr Potenzial noch deutlich gesteigert werden. Der Schlüssel dazu liegt in der Zusammenführung der verschiedenen Simulationstechniken zu einem Gesamtprozess. Insbesondere Daten aus der Fertigungssimulation, die einen großen Einfluss auf die Bauteileigenschaften haben und deshalb unbedingt in der Funktionssimulation berücksichtigt werden müssen, können meist nur mit hohem manuellen Aufwand zwischen den jeweiligen Anwendungen übertragen werden.

Prozesse Umformen-Fügen-Lackieren-Crash zu einer Prozesskette verknüpft

Der Bedarf an einer barrierefreien Datenübergabe zwischen verschiedenen Systemen stand im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens Viprof. Im Rahmen von Viprof wurde eine Verknüpfung der Prozesse Umformen – Fügen – Lackieren – Crash zu einer durchgängigen Prozesskettensimulation realisiert, die sowohl in der Produktentwicklung als auch in der Fertigungsplanung genutzt werden kann. Bauteileigenschaften, wie die Kaltverfestigung und die lokale Wanddickenänderung, die das Produktverhalten beeinflussen, werden zwischen einzelnen Prozesssimulationen weitergegeben.

Als Referenzobjekt im Rahmen des Viprof-Projektes diente die B-Säule eines Fahrzeugs, eine beim Seitencrash relevante Baugruppe (Bild 2 – siehe Bildergalerie). Bei Viprof wurde unter anderem gezeigt, welchen Einfluss die Umformhistorie auf nachfolgende Simulationen ausübt. Dies ist nicht nur im Fahrzeugbau von Bedeutung, sondern überall, wo es um dünnwandige Blechstrukturen geht.

Umformvorgang mit FTI Forming Suite simuliert

Im Viprof-Projekt wurde der Umformvorgang mit dem Programm FTI Forming Suite simuliert. Mit FTI Forming Suite der Firma Forming Technologies, Inc. (FTI) ist Cadfem aufgrund einer langjährigen Partnerschaft sehr gut vertraut. FTI hat den großen Vorteil, dass das Programm einen inversen Solver für die Umformsimulation nutzt. Im Gegensatz zu inkrementellen Solvern, in denen der spätere Fertigungsprozess selbst eine wichtige Rolle spielt, erfordern inverse Verfahren nur die Materialkennwerte und die Bauteilgeometrie. Diese Daten sind früh verfügbar und können unmittelbar verwendet werden.

Die schnelle Verfügbarkeit der Daten ist natürlich nur dann ein Vorteil, wenn sichergestellt ist, dass sie auch zuverlässig sind. Die Überprüfung erfolgte bereits im Rahmen des Viprof-Projekts. Hier zeigte sich bei den wesentlichen Ergebnisgrößen Dickenverteilung und effektive plastische Dehnung eine sehr hohe Übereinstimmung der Ergebnisse, die mit dem inversen Solver der FTI Forming Suite, einem inkrementellen Server und parallel durchgeführten Messungen gewonnen wurden.

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