Mikromechanische Simulation von Grenz- und Mischreibungsphänomenen in der Blechumformung

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Peter Groche
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 42144275

Die Abbildung tribologischer Randbedingungen in der Numerik ist aufgrund unzureichender Möglichkeiten zur physikalisch basierten Beschreibung der Reibschubspannung bislang nur eingeschränkt möglich [ALT02, NIL09, HOL10]. Vielfach werden daher einfache empirische Reibgesetze, wie z. B. das Gesetz nach Amontons-Coulomb verwendet. Eine exakte Berechnung lokaler Reibschubspannungen ist mit Hilfe dieser Gesetze bei Umformprozessen aber nicht möglich. In der industriellen Praxis erfolgt oftmals eine „Optimierung“ der verwendeten Reibzahlen, so dass ein realitätsnaher Materialfluss nachträglich eingestellt wird. Die Anwendung physikalisch motivierter Reibgesetze, wie z. B. das nach Wilson [WIL04], die eine effiziente und realitätsnahe Darstellung der Reibschubspannungen ermöglichen, wird aber durch das bislang fehlende Verständnis der in der Wirkfuge stattfindenden Vorgänge verhindert. Das Forschungsvorhaben zielt daher auf die Analyse und Modellierung der in der Wirkfuge zwischen Werkzeug und Werkstück auftretenden Grenz- und Mischreibungsphänomene in der nicht durch Erwärmung unterstützten Blechumformung ab. Hierzu werden zum einen experimentelle Untersuchungen mit der Möglichkeit zur in situ Beobachtung der lokalen Schmierstofffilmdicken und –drücke sowie der Oberflächenwandlung durchgeführt. Zur Gewinnung detaillierter Kenntnisse bezüglich der Beeinflussung der Spannungszustände im Werkstück durch die Schmierstoffdrücke erfolgt eine Modellierung der Vorgänge mit Hilfe numerischer Methoden. Das Gefüge des Grundwerkstoffes im Hinblick auf Korngröße und Kornorientierung wird durch entsprechende Modelle und Materialgesetze berücksichtigt.

• DFG Programme: Research Grants