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Konstruktion Tiefziehwerkzeuge – der Elastizität ein Schnippchen schlagen

| Autor / Redakteur: Ulrich Feldhaus / Dietmar Kuhn

Nicht nur aus technischer Sicht stellt die Planung von Tiefziehprozessen eine Herausforderung dar. Mehr denn je spielen auch ökonomische Aspekte eine Rolle – herkömmliche Trial-and- Error-Methoden erweisen sich oft als inkompatibel mit schlanken Fertigungsprozessen. Mit der holistischen Rückfederungskompensation aber lässt sich der Aufwand für die Konstruktion von Tiefziehwerkzeugen stark reduzieren.

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Eine verbesserte Methode zur Rückfederungskompensation vereinfacht die Blechkonstruktion, vor allem in der Automobilindustrie. Bild: Fiat
Eine verbesserte Methode zur Rückfederungskompensation vereinfacht die Blechkonstruktion, vor allem in der Automobilindustrie. Bild: Fiat
( Archiv: Vogel Business Media )

Numerische Simulationsprogramme ermöglichen ein zeit- und kostensparendes „right the first time“. Dass jedoch auch beim Einsatz von Simulationsprogrammen durch intelligente Ansätze noch signifikante Einsparungen möglich sind, zeigt der italienische Umformspezialist Nuova Teknocam (NT), der in Kooperation mit ESI Group die „Holistic Springback Compensation“ entwickelt hat, eine erheblich effizientere und exaktere Methode zur Rückfederungskompensation.

Rückfederung macht Blechumformern das Leben schwer

Die Materialrückfederung ist eines der zentralen Probleme, mit denen Werkzeugkonstrukteure und Prozessplaner bei der Blechumformung zu kämpfen haben. Um zur geplanten Zielgeometrie zu gelangen, muss diese Rückfederung durch eine geänderte Geometrie der Umformwerkzeuge entsprechend kompensiert werden. Das physikalische Tryout mit Prototypenformen war und ist dabei eine gängige Praxis, zu der es lange Zeit keine Alternative gab.

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Rigide wirtschaftliche Rahmenbedingungen (kürzere Entwicklungszeiten, längere Werkzeugstandzeiten), wachsende Qualitätsanforderungen (engere Toleranzen, definiertes Crash-Verhalten) und neue Materialtechnologien lassen sich jedoch immer schwerer mit dieser iterativen Verfahrensweise in Einklang bringen, die schnell Kosten im sechsstelligen Bereich verursachen und gravierende Folgen nach sich ziehen kann, bis hin zu einem verzögerten Serienanlauf und entsprechenden Umsatzeinbußen.

Die Rückfederungskompensation erfordert besondere Methoden

Auch ausgewiesene Umformspezialisten sehen sich bei der Rückfederungskompensation zunehmend mit Aufgabenstellungen konfrontiert, die mit konventionellen Methoden nicht mehr effizient lösbar sind. Es kann deshalb kaum verwundern, dass Unternehmen zur Berechnung und Optimierung des Umformprozesses und der Umformwerkzeuge verstärkt numerische Simulationsprogramme einsetzen.

Die prinzipiellen Vorteile der Simulation – schnelle, frühzeitige und kostengünstige Überprüfung und Optimierung eines Designs – sind inzwischen hinlänglich bekannt und natürlich auch für den Bereich der Umformtechnik gültig.

Umformsimulation mittlerweile fester Bestandteil der Produktentwicklung

Die ersten Schritte in Richtung Umformsimulation in den achtziger Jahren waren bescheiden und bestätigten eher die Richtigkeit des Ansatzes, als dass sie industriell nutzbar waren. Längst jedoch ist das Verfahren diesem Stadium entwachsen und in innovativen Unternehmen fester Bestandteil der Produktentwicklung und Prozessplanung.

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