Ermittlung des Schneidtemperaturverlaufs der Scherzone des Blechs zur Verbesserung der Ergebnisqualität von Schneidsimulationen mit Materialtrennung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hartmut Hoffmann
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 56276709

Eine FEM-Simulation des Schneidprozesses benötigt ein Bruchkriterium, um die Trennung des Materials zu simulieren. Es wurden diverse Bruchkriterien entwickelt, von denen einige in Veröffentlichungen als geeignet für die Simulation des Scherschneidprozesses bewertet wurden. Die charakteristischen Bereiche einer Schnittkante, der Einzug, der Glattschnittanteil, die Bruchfläche und der Grat können für übliche Schneidspalte (5 – 10 %) des Scherschneidens durch Simulation vorhergesagt werden. Probleme ergeben sich in der Vorhersage der Ausbildung des Glattschnitts bzw. der Bruchfläche bei stärker abweichenden Schneidspalten. Für praxisgerechte Simulationsergebnisse muss der Bruchwert des Bruchkriteriums für kleine Schneidspalte sehr hoch und für mittlere Schneidspalte klein definiert werden. Da der Bruchwert eine Werkstoffkonstante ist, ist diese Vorgehensweise nicht zielführend, weil dadurch für kleine Schneidspalte die Ergebnisse hinsichtlich Schnittflächengestaltung nur „nachsimuliert“, aber nicht voraussagend simuliert werden können.In den meisten Veröffentlichungen wird von einer Vernachlässigbarkeit der Temperatur für die Schneidsimulation ausgegangen. Bei Simulationen mit Berechnung der Temperaturentwicklung, werden geringe Temperaturen von ca. 90 – 130°C im Umformbereich angegeben. Diese Tatsache würde für eine Vernachlässigbarkeit der Temperatur sprechen. Im Gegensatz dazu stehen Veröffentlichungen zu experimentellen Versuchen, in denen die Schneidtemperatur mit 500°C – 600°C angegeben wird. Mit den geplanten Untersuchungen wird die in der Scherzone auftretende reale Schneidtemperatur bei unterschiedlichen Schneidspalten ermittelt. Weiterführend werden die Schneidsimulationen hinsichtlich des Temperatureinflusses erweitert und es wird ein Bruchkriterium entwickelt, das unabhängig von den Prozessparametern (z. B. Schneidspalte) praxisgerechte Ergebnisse hinsichtlich der Bruchinitiierung und Bruchflächenausbildung, auch für kleine Schneidspalte, liefert. Ebenso wird dadurch die Simulationsqualität bei konventionell eingesetzten Schneidspalten weiter verbessert, da eine Stabilisierung der Simulation gegen Prozessparameterveränderung erreicht wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Roland Golle