Der Einfluss technologischer Kenngrößen und Parameter auf den stationären Zustand beim Drückwalzen - Beschleunigung der FEM durch modifizierte Anfangswerte
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Eine verstärkte Nutzung der Potenziale des Drückwalzens war und ist eng verknüpft mit der Verfügbarkeit abgesicherter Modellierungsverfahren. Der Einsatz der Finite- Elemente-Methode (FEM) hierfür war mit enormen Rechenzeiten verbunden. Das Ziel des Projektes war es dem entsprechend eine Methode bzw. ein Modell zu entwickeln, um die Simulation des Verfahrens zu beschleunigen. Hierfür wurden als erstes Im Rahmen des Projektes Drückwalzversuche mit dem Werkstoff 42CrMo4 durchgeführt, welche zur Modellentwicklung/-erweiterung und Verifizierung der FEM-Ergebnisse notwendig waren. Die Materialauswahl erfolgte aufgrund der eng tolerierten Werkstoffkennwerte und der daher zu erwartenden guten Reproduzierbarkeit der Experimente. Eine simulative Umsetzung durch die Verwendung von Symmetrieeigenschaften wurde untersucht, aber aufgrund zu großer Abweichungen zu den experimentellen Ergebnissen eingestellt. Die dafür bereitgestellte Option scheint für den konkreten Anwendungsfall Drückwalzen ungeeignet. So wurde ausgehend von der vorhandenen Datenbasis für den Werkstoff 100Cr6 ein elementares Modell ModIni zur Berechnung der charakteristischen Parameter des quasistationären Zustandes entwickelt und um den Werkstoff 42CrMo4 erweitert. Dieses Modell kann zur Beschleunigung von Finite-Elemente-Simulationen des Drückwalzens verwendet werden. Die durchgeführten Referenzsimulationen des Prozesses zur Verifizierung des Modells ModIni haben die Notwendigkeit geeigneter Modelle zur Beschleunigung der Simulation nochmals unterstrichen. Für eine mögliche Erweiterung und Optimierung des Modells ModIni müssen Experimente mit weiteren Werkstoffen durchgeführt werden. Dabei sollten zunächst Materialien untersucht werden, die eine markante Umformzone ausbilden (Aluminium, niedriglegierte Stähle). Durch die Verwendung des Modells ModIni wird der quasistationäre Zustand in der Simulation deutlich schneller erreicht, so dass schneller Informationen über die resultierenden Kräfte oder auftretende Temperaturen gewonnen werden können. Generell kann durch die simulative Analyse solcher Prozesse das Prozessverständnis deutlich erhöht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Metal Spinning of Non-Circular Hollow Parts. Proceedings of 8th ICTP, October 9-13 2005, Verona/Italy, p. 353 ff. ISBN 88-87331-74- X
Awiszus, B.; Meyer, F.
- Möglichkeiten und Grenzen der Simulation inkrementeller Umformverfahren. Umformtechnik 39 (2005) 2, S. 24-26. ISSN 0300-3167
Ufer, R.; Awiszus, B.
- Neue Möglichkeiten der Simulation des Drückwalzens. wtonline 95 (2005) Heft 10, S. 759 – 764. ISSN 1436-4980
Ufer, R.; Awiszus, B.
- Elementary Approaches as a Basis for an Accelerated FE Simulation of Flow Forming. Workshop "Modeling of Incremental Bulk Forming Processes", May 17th - 18th, 2006, Darmstadt, Germany
Awiszus, B.; Meyer, F.; Ufer, R.
- Kraftberechnung beim Drückwalzen. Tagungsband zum 9. Workshop Simulation in der Umformtechnik. 23.-24. März 2006, Stuttgart, Bd. 1 Kaltmassivumformung
Awiszus, B.; Ufer, R.
- Modellierung und Simulation von Drückwalzprozessen. Berichte aus der virtuellen Fertigungstechnik, Verlag Wissenschaftliche Scripten, Zwickau, 2006. ISBN-10: 3-937524-43-6, ISBN-13: 978-3-937524-43-6, Dissertation, Technische Universität Chemnitz, 2006
Ufer, R.
- Simulation of Incremental Forming Processes. Proceedings on Asia Steel International Conference ’06. May 9.-11 2006. Fukuoka, Japan
Awiszus, B.; Ufer, R.
- FEM-Simulation von Drückwalzprozessen. Blech Rohre Profile, 5/2009, S. 10313
Awiszus, B.; Kleditzsch, S.; Härtel, S.
- Untersuchung numerischer Einflussgrößen bei der FEM-Simulation von Drückwalzprozessen. UTFscience 2/2009
Awiszus, B.; Kleditzsch, S.; Härtel, S.
