Modernes Design und steigende Anforderungen zur CO2-Reduzierang führen zu komplexeren Bauteilgeometrien und zu einem immer größeren Anteil von höher- und höchstfesten Stählen in der Fahrzeugkarosserie. Trotz der daraus resultierenden schlechteren Umformbarkeit der Bauteile muss die Effizienz der Presswerke erhalten oder verbessert werden. Die Implementierung einer Robustheitsanalyse in den Werkzeugentwicklungsprozess kann dazu beitragen, die geforderte Prozesssicherheit zu gewährleisten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Systematik entwickelt, die einen Beitrag zur Verbesserung der realitätsnahen Abbildung der streuenden Material- und Prozessparameter darstellt Grundlage hierfür ist die Anwendung einer Methodik, welche - basierend auf einer möglichst genauen Basissimulation und der Streuung der Einflussgrößen - die Streuung aller Qualitätsmerkmale weitestgehend automatisiert ausgibt und eine klare Aussage zur Prozessfähigkeit ermöglicht. Hierzu sind die exakte Kenntnis des Umformprozesses, der signifikanten Einflussgrößen und deren Streuung erforderlich. Eine wesentliche Voraussetzung für eine gute Prognosequalität der Robustheitsanalyse stellt zudem die Identifikation der relevanten Ergebnisgrößen der Simulation, die eine gute Übereinstimmung mit den realen Qualitätsbewertungen aufweisen, dar. Die Auswahl und Überprüfung der Einfluss- und Zielvariablen werden anhand einer Robustheitsstudie von ausgewählten verarbeitungskritischen Bauteilen aus der Produktion vorgenommen. Die Untersuchung des Einflusses des Modellcharakters der Simulation erfolgt zusätzlich anhand eines Versuchswerkzeuges unter Laborbedingungen. Dabei stehen die Modellierung des Materials und der Reibung im Vordergrund. Zur Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit der Simulation wurden Metamodelle zur Berücksichtigung der lokalen Schmierstoffverteilung an Blech und Werkzeug, des Einflusses der Blechhaltereinarbeitung und des Einflusses der Ziehsickenmodellierung entwickelt. Zudem wurde deren Signifikanz auf den Umformprozess geprüft Weiterhin erfolgte die Untersuchung des zeitabhängigen thermischen Einflusses aus der Reibarbeit und der Umformung. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass bei entsprechender Genauigkeit der Basissimulation und korrekter Abbildung der Streuung der Einflussgrößen die Robustheitsanalyse einen Beitrag zur Vermeidung von Produktionsproblemen bereits in der Entwicklungsphase leisten kann. Die aus der Analyse hervorgehende gesteigerte Prozesskenntnis unterstützt zudem die Wahl einer optimalen Einarbeitungsstrategie zur Reduzierung der Streuung. Der Einsatz der Robustheitsanalyse ermöglicht somit neben der prozesssicheren Herstellung schwierig umzuformender Bauteile eine Steigerung der Presswerkseffizienz und damit eine Reduzierung der Fertigungskosten.

    Modern car-body styling and more stringent CO2 regulations are leading to more complex sheet-metal part geometries and an increasing percentage of high strength and ultrahigh strength steels in automotive car-bodies. In spite of a more difficult formability condition, the press shop efficiency must be maintained or improved. The implementation of a robustness analysis in the die development process can contribute to ensure the required process safety. In connection with the presented thesis a systematic approach has been developed, which constitutes a contribution to the improvement of a realistic modeling of scattered material and process parameters. This is based on the application of a method which, due to a precise basic simulation and the scatter of the influencing variables, automatically calculates and evaluates the scatter of all essential quality criteria, and in this way enables a clear statement on the process robustness of a sheet metal forming process. This solution requires a profound knowledge of the forming process, the significant influencing variables and their variation. The prediction of the result variables of the formability analysis with a good correlation to the real results is an essential prerequisite to the prognosis quality of the robustness analysis. The identification and assessment of the significant influencing variables and the quality criteria are performed by selected critical production parts with an above average scrap rate. Moreover, the influence of the model character of the simulation is examined by means of a test die under laboratory conditions. Here, the modeling of the material and the friction are the main challenges. To enhance simulation accuracy new meta-models regarding the consideration of the local lubricant distribution on die and press, the spotting of the blank-holder during die tryout and for the line bead modeling have been developed and examined for their significance. In addition the influence of the time related thermal influences of the friction and forming was investigated. The presented results demonstrate that robustness analysis contributes to an avoidance of production problems already in the die development phase provided that the basic simulation is performed with the required accuracy and the variation of the influencing variables is modeled appropriately. The augmented knowledge of the forming process as a result of the robustness analysis additionally supports the selection of optimum tryout strategies to reduce the process scatter. In addition to a process safe production of complex sheet-metal parts, the application of the robustness analysis therefore contributes to an increase of the press shop efficiency and thus to a reduction of the manufacturing cost.


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    Titel :

    Systematik zur Robustheitsanalyse von Umformprozessen für Karosseriekomponenten aus Blech


    Beteiligte:
    Emrich, Albert (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    234 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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