Entwicklung eines Algorithmus zur Optimierung der Versickerung von Blechbauteilen unter Berücksichtigungg von Fertigungsrestriktionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen der Förderperiode mit interdisziplinärer Zusammenarbeit wurde der zweistufige Algorithmus ManuBeadOpt (Manufacturing based Bead Optimization) entwickelt, der eine umformtechnische Bewertung im Versickungsprozess berücksichtigt und damit die Funktionalität bietet, fertigungsgerechte Sickenmuster zu erzeugen. In diesem Zusammenhang wurden die etablierten kommerziellen Softwareprogramme TOSCA Structure.bead (optimalitätskriterienbasierter Algorithmus) zur Versickung sowie HyperForm One Step zur inversen Umformsimulation miteinander gekoppelt, deren Wahl vor allem aus Gründen Ihrer Berechnungseffizienz erfolgte. Mit Hilfe von Abschätzungen für einen fertigungsgerechten Sickenquerschnitt können Querschnittsparameter erzeugt werden, die für die numerische Optimierung dienen und damit die Optimierungseffizienz beeinflussen. Während in der ersten Stufe die Sickenhöhe variiert, werden innerhalb der zweiten Stufe umformtechnische Schwachstellen in der gewählten Sickenquerschnittsform aufgehoben. Letzteres erforderte u.a. die Entwicklung von Steuerungsparametern für die Sickenquerschnittsform. Neue Kriterien zur Versickung auf Basis des optimalitätskriterienbasierten Algorithmus wurden an verschiedenen zweiachsig biegebelasteten Modellen untersucht, jedoch waren keine eindeutigen Verbesserungstendenzen erkennbar, was den Einsatz des optimalitätskriterienbasierten Algorithmus nur für einachsig biegebelastete Zustände beschränkt. Der Einsatz von ManuBeadOpt führte zu Sickenmuster, die hergestellt wurden. Bei Biege- und Torsionslastfällen konnten hohe Versteifungseffekte beobachtet werden. Zu Vergleichszwecken mit dem gewählten optimalitätskriterienbasierten Algorithmus wurde ein gradientenbasierter Sickenoptimierer (OptiStruct, Fa. Altair) herangezogen, der vor allem bei biegeoptimierten Sickenmustern Verbesserungen zwischen 90 und 130% erzielte. Die Wirksamkeit der Optimierungen konnte auch in diesem Fall so erfolgreich nachgewiesen werden. Die Ergebnisse der erfolgreich bearbeiteten Arbeitspakete zeigen weiteres Forschungspotential hinsichtlich Versickungsmuster und Erhöhung der Prozesssicherheit, so dass weiterhin eine interdisziplinare Zusammenarbeit im Rahmen weiterer Projekte angestrebt wird.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Vergleich von iterativer und inverser Simulation bei Vorverformung durch verschiedene Dehnungspfade und nachfolgender Sickenprägeoperation, ESI Pam-Stamp Infotag, Erlangen, November 2009
Krönauer, B.; Hoffmann, H.
- Automated bead design considering production constraints, NUMIFORM 2010 - 10th International Conference on Numerical Methods of Industrial Forming Processes, 13. - 17. June 2010, Pohang, Korea
Krönauer, B.; Majic, N.; Golle, M., Hoffmann, H.; Albers, A.
- Influence of production constraints on automatic generation of bead design, International Journal of Material Forming, ISSN 1960-6206 (Print) 1960-6214 (Online), Vol. 3, Supplement No. 1, pp. 109-112, 2010
Krönauer, B.; Majic, N.; Hoffmann, H.; Albers, A.
- Manufacturing aspects in simulation based bead optimization, 10. Internationales Stuttgarter Symposium "Automobil- und Motorentechnik", 16. - 17. March 2010, Stuttgart
Albers, A.; Majic, N.; Krönauer, B.; Hoffmann, H.
- Stiffening of sheet-metal with failure-free bead patterns, ASME 2010 International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE), 12.18.11.2010, Vancouver, Canada
Albers, A.; Majic, N.; Krönauer, B.; Hoffmann, H.
- Untersuchungen zum Einfluss der Vorverformung auf Steifigkeit und nachfolgende Prägeoperationen von Blechbauteilen (vorläufiger Titel), Dissertation, Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg), Technische Universität München (TUM), 2011
Krönauer, B.
