Mittels Umformsimulation kann schon vor der Gussfreigabe die fertigungstechnische Machbarkeit von Karosserieblechteilen abgesichert werden. Dabei werden Werkstoffparameter wie Blechgüte oder Blechdicke berücksichtigt. Einflüsse des Werkzeugs wie die Steifigkeit oder der Maschine wie die Pressentischdurchbiegung bleiben unberücksichtigt, weil es noch keine kommerzielle Lösung zum Verbinden der Umformsimulation mit der Werkzeugberechnung gibt. Eine virtuelle Abbildung der beiden Prozessphasen FM-Anfertigung und FM-Nutzung ist für eine methodische Auslegung der Werkzeuge erforderlich. Mit ihr lassen sich außer den in der Nutzungsphase auftretenden Belastungen auch werkstofftechnische Eigenschaften von Gusskörpern berücksichtigen. Eigenspannungen aus dem Abkühl- und dem Erstarrungsvorgang kommen so schon in der Konstruktionsphase zum Tragen. Sie können die zulässigen Belastungen für das Werkzeugelement oft signifikant reduzieren. Ein neu entwickeltes Verfahren zur Übertragung der Umformkräfte ermöglicht es, die Umformsimulation mit der FM-Konstruktion zu verbinden. Zunächst wird auf Basis der CAD-Methodendaten ein CAD-FM-Modell aufgebaut. Im nächsten Schritt bereitet man die CAD-FM-Oberflächendaten für eine FEM-Vernetzung mit 2D-Oberflächenelementen auf. Basierend auf einem 2D-Oberflächennetz erfolgt dann die 3D-Vernetzung mit 3D-Kontinuumselementen (Tetraedern). Die Netztopologien der Umformsimulation und des Volumennetzes des Fertigungsmittels unterscheiden sich. So ist die Umformsimulation aus Quad-Schalenelementen aufgebaut, wogegen bei der Werkzeugvernetzung 3D-Tetraeder-Elemente zum Einsatz kommen. Das zentrale Problem besteht darin, die durch Umformsimulation ermittelten Kontaktkräfte von der Umformsimulation des Bauteils auf das Netz der Werkzeugwirkfläche zu übertragen. Dabei werden die Kontaktkräfte aus dem inneren Spannungszustand des Ziehteils ermittelt. Im darauf folgenden Prozessschritt überträgt man diese dann als Randbedingungen auf das Werkzeugnetz. Die Realisierung dieses Prozessschritts machte die Entwicklung einer speziellen Systemapplikation erforderlich. Mit ihrer Hilfe lässt sich der entwickelte Prozess ohne Mehraufwand mit den bestehenden Ressourcen anwenden. Der Prozessprototyp hatte seine Premiere bei einem Umformwerkzeug der BMW 5er-Limousine (E60). Die kurzen Zeitanteile für Modellaufbereitung und Berechnung zeigten, dass er sich für die industrielle Anwendung eignet. So ist eine Prognose über das elastische Verhalten des Werkzeugs unter der spezifischen Prozesslast möglich.
Die Prozesskette schließt sich beim Auslegen von Werkzeugen. Tiefziehen
Blech InForm ; 1 ; 46-48
2007
3 Seiten, 5 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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