Verbesserte FE-Simulation des temperierten Tiefziehens von Magnesiumblechwerkstoffen durch eine realitätsnahe Modellierung ihres Formänderungsvermögens unter prozessrelevanten Bedingungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 44192561

Ziel des vorangegangenen Projekts war die Ermittlung eines verbesserten Modells des temperaturabhängigen Ver- und Entfestigungsverhaltens eines gängigen Magnesium-blechwerkstoffes AZ31 zur Erhöhung der Genauigkeit der FE-Simulation seiner Umformung mittels des temperierten Tiefziehens. Das ermittelte Modell wurde anhand eines Vergleichs zwischen den numerischen und experimentellen Ergebnissen eines temperierten Tiefziehprozesses zur Herstellung von rechteckigen Näpfen bewertet. Die Einbindung der im Projekt ermittelten Fließkurve, die sowohl das Ver- als auch Entfestigungsverhalten widerspiegelt, führte zu einer Verbesserung der numerischen Simulation gegenüber der numerischen Prozessabbildung basierend auf einer kontinuierlich ansteigenden extrapolierten Fließkurve. Eine Erfassung der Formänderungslokalisierung und anschließenden Rissentstehung bei hohen Ziehtiefen war in der numerischen Prozesssimulation jedoch nicht möglich, da die Formänderung des Materials an der kritischen Stelle außerhalb des Gültigkeitsbereichs der Grenzformänderungskurve lag.Ziel des Folgeprojekts besteht darin, das Formänderungsvermögen des Magnesiumblech¬werkstoffs AZ31 in einem der Grenzformänderungskurve gegenüber breiteren Spektrum von Spannungs- und Dehnungszuständen zu charakterisieren. Die Charakterisierung soll mithilfe einer Versuchsmethodik zur Ermittlung des Formänderungsvermögens von Blechwerkstoffen anhand von Scherzugversuchen an speziellen Scherzugproben zusammen mit einer Versuchsmethodik zur Aufnahme konventioneller Grenzformänderungskurven anhand von Streckziehversuchen an taillierten Blechronden bei prozessrelevanten Temperaturen erfolgen. Die Daten sollen anschließend in die thermo-mechanische Simulation eines Tiefziehprozesses einer ausgewählten Demonstratorgeometrie eingebunden werden. Dabei gilt es zum einen, den Einfluss des Spannungszustandes und der Temperatur auf das Formänderungsvermögen des zu untersuchenden Werkstoffes zu beschreiben. Zum anderen soll geprüft werden, ob mit der aufgestellten Beschreibung des Formänderungsvermögens im fertigungsrelevanten Bereich von Spannungszuständen und Temperaturen eine Verbesserung der im vorangegangenen Projekt aufgezeigten unzureichenden Rissvorhersage in der Prozesssimulation möglich ist. Mit den Projektergebnissen wird eine Verbesserung der Werkstoffmodellierung von Magnesiumblech-werkstoffen für Umformsimulationen sowie eine Erweiterung der Grenzen ihrer umformtechnischen Verarbeitung angestrebt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen