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Umformen

Umformwerkzeuge mithilfe der Simulation kostengünstig planen

| Redakteur: Dietmar Kuhn

In vielen Unternehmen ist die Umformsimulation ein etabliertes und bewährtes Werkzeug zur Entwicklung und Auslegung von Fertigungsprozessen. Auch bei der Optimierung bereits in Serie laufender Prozesse wird sie erfolgreich eingesetzt und hat dort produktionsnah in den Konstruktionsabteilungen ihren Platz.

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Simulation der Werkzeugbelastung eines Schmiedegesenks. Die Simulation hilft, Zeit und Geld gleichermaßen zu sparen. (Bild: Simufact)
Simulation der Werkzeugbelastung eines Schmiedegesenks. Die Simulation hilft, Zeit und Geld gleichermaßen zu sparen. (Bild: Simufact)

Mit dem Blick in das Innere von Prozessen versucht die Simulation dem Anwender ein tiefgehendes Prozessverständnis zu verschaffen um ihm weiteres Umformwissen zu vermitteln, um so Schwachstellen bei der Auslegung des Prozesses frühzeitig zu erkennen. Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen Lernprozess durch dokumentierte virtuelle Testläufe.

Es können so vielfältige Varianten durchgespielt (simuliert) werden, um eine geeignete Fertigungsfolge zu ermitteln und insgesamt mehr Prozesssicherheit zu gewährleisten.

Bildergalerie

Die Simulation führt zu optimalen und kostengünstigen Umformwerkzeugen

Darüber hinaus können Ideen überprüft werden, ohne hohe Werkzeug- und Versuchskosten zu verursachen. Fehler und Potenziale können rechtzeitig erkannt und Grenzen des Bekannten verschoben und erweitert werden. Aufgrund der Simulationsergebnisse ist es möglich, gemeinsam mit dem Kunden erforderliche Änderungen am Design zu diskutieren, um eine fertigungsgerechte und kostengünstigere Auslegung zu ermöglichen. Die so festgelegte Stadienfolge (Bild 1) muss dann in ein geeignetes ganzheitliches Werkzeugkonzept, wie es beispielhaft in Bild 2 (siehe Bildergalerie) dargestellt ist, umgesetzt werden.

Ein hohes Kosten-Einsparungspotenzial besteht bei einer beanspruchungsgerechten Auslegung der Werkzeuge. Die Werkzeugkosten ergeben sich aus den Herstellkosten je Werkzeug und aus dessen Standmenge, die durch den Werkzeugverschleiß bestimmt wird. Die Herstellkosten je Werkzeug ergeben sich unter anderem aus den technischen Anforderungen an das Werkzeug.

Standmenge der Umformwerkzeuge bietet doppeltes Einsparpotenzial

Die Standmenge der Werkzeuge bietet doppeltes Einsparpotenzial: direkt über die Werkzeugkosten und indirekt über eine Erhöhung der Nutzung durch Verringerung der Stillstandszeiten der Presse für den Werkzeugwechsel. Da die Werkzeuge zudem einen wesentlichen Einfluss auf die Bauteilqualität und die Prozesssicherheit haben, ergeben sich häufig gegenläufige Anforderungen. Die Standmenge eines Werkzeugs wird bestimmt durch:

  • mechanischen Verschleiß (Oberflächenzerrüttung, Ermüdung, Bruch),
  • thermischen Verschleiß (Plastifizierung, Ausglühen),
  • abrasiven Verschleiß,
  • adhäsiven Verschleiß,
  • tribochemische Reaktionen und durch
  • eine geeignete Armierungsauslegung,

wobei sich diese Mechanismen wechselseitig beeinflussen.

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