Simulationsbasierte Optimierung der Werkzeug- und Prozessauslegung für die Präzisions-Kaltmassivumformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ulf Engel
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5448850

Ziel des Projekts ist die Erzielung maximaler Maß- und Formgenauigkeit umformtechnisch hergestellter Bauteile durch eine optimierte Werkzeugkonstruktion und Prozessführung. Grundlage hierfür ist ein parametrisches Prozessmodell, welches das Prozessverhalten des Gesamtsystems einschließlich der Wechselwirkungen zwischen Werkzeug und Maschine (Struktur) sowie Umformvorgang (Prozess) abbildet. Diese Wechselwirkungen haben Einfluss auf die Bauteilabmessungen. Die Prozessmodellierung wurde durch Ausgleichsrechnung zwischen mehreren Stützpunkten realisiert. Die Stützpunkte werden dabei durch Variantenrechnungen mit einem integrierten FE-Simulationsmodell erstellt, das neben der Prozesssimulation auch die Werkzeug- und Maschinencharakteristik mit Hilfe von Federelementen abbildet. Durch Kenntnis und Prognose der Wechselwirkungen soll der Rechenaufwand zur Erzeugung des Modells reduziert werden. Auf Basis des parametrischen Prozessmodells wurde eine Software zur Optimierung der Werkzeug- und Prozessauslegung erstellt, so dass eine hohe Bauteilgenauigkeit erreicht werden kann. Diese Untersuchungen wurden für die Prozessklassen Voll-Vorwärts-, Napf-Rückwärts- Fließpressen und eine Kombination beider Verfahren auf weg- und kraftgebundenen Pressen in Experiment und Simulation durchgeführt. Im Rahmen der dritten Phase sollen das integrierte FE-Simulationsmodell und die Software erweitert werden, um die Übertragbarkeit auf praktische Anwendungsfälle zu erweitern und die Genauigkeit der Prognose der Bauteilabmessungen zu erhöhen. Dazu soll als weitere Prozessklasse das Querfließpressen untersucht werden. Zusätzlich soll das bestehende Simulationsmodell erweitert werden, um die Systemcharakteristik von Werkzeug und Presse simulationsbasiert bestimmen und umfassend, auch hinsichtlich thermischer Einflüsse, untersuchen zu können. Schließlich soll im parametrischen Prozessmodell die Streuung einzelner Prozesseinflussgrößen berücksichtigt werden, um Aussagen über erforderliche System- und erreichbare Bauteiltoleranzen zu treffen. Seite

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1180: Prognose und Beeinflussung der Wechselwirkungen von Strukturen und Prozessen (Prediction and manipulation of interaction between Structure and Process)