Weiterentwickelte Simulationsmethoden machen SCS-Verfahren effizienter

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IFU Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart

Aus der technologischen Weiterentwicklung des SCS-Funktionsprinzips resultierte ein seriennahes Werkzeugkonzept zum kombinierten Recken und Tiefziehen einer skalierten Türaußenhautbeplankung. In extensiven Untersuchungen wurde das neue Werkzeugkonzept in seiner Funktion und Reproduzierbarkeit der Bauteilqualität experimentell validiert.

SCS-Technik glänzt mit seriennahen Prozesszeiten in der Simulation

Seriennahe Prozesszeiten und eine einfache Funktionsweise ermöglichen hierbei eine hohe Praktikabilität und Zugänglichkeit der SCS-Technik. Dabei ist nicht nur ein Tiefziehen einer Türaußenhautbeplankung möglich, sondern auch die Kombination des Tiefziehvorgangs mit einer vorgelagerten vordefinierten Vorverfestigung durch Recken der Platine. In Bild 1 ist das Werkzeugkonzept dargestellt.

Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen konnte ein maximaler Umformgrad von φ≈ 0,07 in der Bauteilmitte realisiert werden, wodurch die erreichte Verfestigung insbesondere der Beulfestigkeit und somit der mechanischen Widerstandsfähigkeit gegen Hagel und Steinschlag zuträglich ist. In Bild 2 (siehe Bildergalerie) ist eines der Bauteile exemplarisch abgebildet.

Untersuchung und Validierung der Prozessparameter

Die SCS-Technik erfordert aufgrund komplexer instationärer Vorgänge im Umformprozess verfahrensspezifische Parameterkonstellationen bei der Durchführung von Umformsimulationen. Insbesondere aufgrund der mehrfachen Materialumlenkung über mehrere Ziehkanten des Formelementeverbundes sind für eine experimentell reproduzierbare Umformsimulation experimentell validierte Prozessparameter erforderlich.

Im Rahmen der hier gezeigten Ergebnisse wird insbesondere der Erkenntnisgewinn aus systematischen Untersuchungen durch Variation wesentlicher Simulationsparameter vorgestellt. Für die Untersuchungen wurde das Simulationssystem PAM-Stamp 2G V2007.0.1 eingesetzt.

Ein wesentlicher Prozessparameter bei der SCS-Technik ist die Ziehgeschwindigkeit, deren Einfluss zunächst im Grundlagenversuch untersucht wurde. Es wurden Blechstreifen aus DC04 mit 0,75 mm Blechdicke und einer Breite von 50 mm simuliert. In der Prozesssimulation wurde das Blech durch zwei einander gegenübergestellte Formelementegeometrien aus der Mitte heraus gereckt.

Effektivität der Werkzeuggeometrie divergiert stark

Für die eingestellte Schließgeschwindigkeit des Werkzeugs zwischen 0,5 und 5 m/s können ein identisches Ansprechverhalten und Effizienz der Werkzeuggeometrie beobachtet werden, während die Effektivität der Werkzeuggeometrie jeweils stark divergiert. Ersichtlich ist, dass die Einstellung der Werkzeugschließgeschwindigkeit in dem hier betrachteten Fall einen wesentlichen Einfluss auf den in der Simulation angezeigten Umformgrad besitzt. Hierbei führen vor allem die Geschwindigkeiten zwischen v = 2 m/s und v = 4 m/s zu ähnlichen Ergebnissen (Bild 3).

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