Simulationen und Prototyping spielen perfekt zusammen

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Die Infrastruktur für umfassende Versuche und die langjährige Erfahrung der Mitarbeiter des Prototypings, ergänzt mit den an der ETH eigens für Feintool entwickelten Software „Fineform“, sind die Voraussetzungen dafür .

Mit virtuellen Modellen Werkzeugkonzepte optimieren

Durch die geeignete Kombination von Simulationen und Versuchen konnte bereits eine große Anzahl der zeit- und kostenintensiven Optimierungsschleifen im Prototyping wegfallen. Vor allem beim Evaluieren und Analysieren verschiedener Werkzeugkonzepte zeigen sich die Stärken der FEM-Simulation. Anhand von virtuellen Modellen können verschiedene dieser Konzepte simuliert, verglichen und bewertet werden. Das Variieren geometrischer Werkzeugparameter wird direkt in die Berechnungsschlaufen eingebaut; das spart Versuchswerkzeuge und mechanische Bearbeitungen ein und es können mehr Varianten überprüft und optimale Lösungen gefunden werden. Auf Grund dieser Simulationen werden beispielsweise die Geometrien und Prozessfolgen ausgewählt, welche die niedrigsten Spannungen und Kräfte bei optimaler Ausformung ergeben.

Feintool bietet schon heute technologische Gesamtlösungen an. Mit den „Virtual Systems“ will das Unternehmen diese Stellung ausbauen und den ganzen Herstellungsprozess von Feinschneidwerkzeugen virtuell begleiten.

Darstellung der Geometrie von Schnittkanten ist eine Herausforderung

Beim Schneiden wie auch beim Sonderfall Feinschneiden sind primär folgende Fragen zu beantworten:

Wie groß fällt der Einzug aus?

Wie wird die Schnittflächenqualität, der Glattschnittanteil oder die Einrisse oder die Spannungssituation im Bauteil?

Wie groß sind die Belastungen an den Werkzeugelementen?

Das Trennen stellt für das Netz, welches das Bauteil abbildet, eine schwierige Situation dar. Aufgrund sehr großer Verschiebungen kommt es zu lokal starker Verformungen. Zudem muss das Netz am Ende noch getrennt werden. Weiter haben bereits kleine Unterschiede in der geometrischen Gestaltung der Schnittkannten einen Einfluss auf die Schnittflächenqualität. Diese darzustellen ist die größte Herausforderung beim Simulieren von Schnittprozessen.

Um eine ausreichende Auflösung in diesen Zonen zu erhalten ohne die Berechnungszeiten explodieren zu lassen, hat Feintool zusammen mit der ETH eine auf das Feinschneiden massgeschneiderte Software entwickelt. Diese erlaubt, mit der entsprechenden Auflösung die Spannungssituation in der Schnittzone aufzuzeigen und mit dieser die entsprechenden Versagenskriterien zu evaluieren, die zu Rissbildung an der Schnittkannte führen. Unter Laborbedingungen wurden die wichtigsten Einflussparameter für die Schnittflächenqualität untersucht und mit den Simulationsergebnissen verglichen.

Neue Lösungsansätze aufgrund von Simulationsergebnissen entstanden

Feintool ist stets darauf bedacht die Feinschneidtechnologie weiter zu entwickeln. Verschiedenste neue Entwicklungen und Lösungsansätze sind aufgrund von Simulationsergebnissen entstanden. Beispielsweise ist die von Feintool patentierte Technologie zur Erhöhung des Glattschnittanteils aus Simulationserkenntnissen heraus entstanden. Bei anderen Beispielen konnte der Vorteil der kostengünstigen Simulation so genutzt werden, dass durch eine Vielzahl von Simulationsschlaufen eine geeignete Vorgeometrie gefunden wurde. Nun arbeitet das Unternehmen daran, mit Hilfe von Simulationen auch die für das Feinschneiden spezifischen Parameter abbilden zu können. Ziel ist es, die Konstruktionsrichtlinien zu aktualisieren oder zu ergänzen. Nicht jedes Problem sollte neu simuliert werden, aber in jedem Werkzeug sollen die Erkenntnisse aus den Simulationen einfliessen können.

Prototyping und Simulationen sind immer wichtigere Hilfsmittel zur effizienteren und schnellen Entwicklung: mehr Produkte, in kürzerer Zeit, zu geringeren Kosten, in höherer Qualität. Ziel ist es, die Basis für kürzere Durchlaufzeiten, noch höhere Prozesssicherheiten, tiefere Werkzeugkosten und Innovative Lösungen zu schaffen.

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