Algorithmen in der Umformtechnik: Software bestimmt optimale Vorform

Vom Rohteil (ganz hinten) bis zur Fertigform (vorn): Kurbelwellen werden in mehreren Schritten geschmiedet. Algorithmen sollen künftig die optimalen Vorformen ermitteln. Foto: Johannes Stein / IPH

Schmiedeteile wie Pleuel oder Kurbelwellen für Motoren werden in mehreren Stufen hergestellt – vom rohen Stahlteil über eine oder mehrere Vorformen bis zum Fertigteil. Derzeit ist es äußerst arbeitsintensiv und zeitaufwendig, diese sogenannte Stadienfolge auszulegen.

Die Konstruktionsingenieure gehen dabei nach dem Prinzip Versuch und Irrtum vor: Sie erstellen die Vorformen nach ihrem Erfahrungswissen und überprüfen sie dann per FEM-Simulation oder mit Probeschmiedungen.

Wenn die geschmiedeten Bauteile fehlerhaft sind – also wenn sich beispielsweise Falten bilden oder die Form nicht richtig ausgefüllt wird – dann müssen die Ingenieure die Vorformen anpassen und sie erneut testen. Ein Prozess, der gerade bei komplizierten Bauteilen sehr lange dauern kann.

Künftig soll eine Software binnen Minuten die optimale Vorform finden und so den Ingenieuren die Arbeit erleichtern. Daran arbeiten Wissenschaftler des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gemeinsam mit der Hammerwerk Fridingen GmbH. Die Konstruktionsingenieure sollen künftig lediglich die gewünschte Fertigform sowie die Form des Rohteils in die Software eingeben. Die Stadienfolge wird dann automatisch ermittelt.

Möglich machen das sogenannte evolutionäre Algorithmen. Sie erstellen zunächst verschiedene Formen – mehr oder weniger nach dem Zufallsprinzip – und bewerten diese: Wie stark weicht die Form vom Rohteil ab? Wie nah ist die Geometrie am fertigen Schmiedeteil? Wie viel Kraft wird nötig sein, um sie umzuformen, und wie wahrscheinlich ist es, dass sich dabei Falten bilden?

Die Formen, die am besten abschneiden, werden dann miteinander kombiniert oder leicht abgewandelt und erneut bewertet. So entstehen in jeder Generation bessere Geometrien – und nach etlichen Durchgängen gibt die Software eine oder mehrere optimierte Vorformen aus.

Entwickelt werden die evolutionären Algorithmen am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH). Dort forschen sowohl Experten für Umformtechnik als auch für Automatisierungstechnik. In einem Vorgängerprojekt haben sie bereits Algorithmen zur Vorformoptimierung entwickelt – bisher funktionieren diese allerdings nur für sehr einfache Geometrien und nicht für reale Schmiedeteile.

Im Transferprojekt „Vorformoptimierung“ sollen die Algorithmen jetzt zur Anwendungsreife gebracht werden. Die Hammerwerk Fridingen GmbH, mit der das IPH im Projekt eng zusammenarbeitet, testet die Forschungsergebnisse anschließend in der Praxis: Für die Vorformen, die die Software ausgibt, konstruieren die Ingenieure Umformwerkzeuge.

Damit schmieden sie Versuchsbauteile und vergleichen diese mit Bauteilen aus der Serienfertigung. Dann zeigt sich, ob die Algorithmen praxistauglich sind – und ob Schmiedeunternehmen beim Auslegen von Stadienfolgen künftig sehr viel Zeit sparen können.

http://www.iph-hannover.de

Media Contact

Susann Reichert idw - Informationsdienst Wissenschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau

Der Maschinenbau ist einer der führenden Industriezweige Deutschlands. Im Maschinenbau haben sich inzwischen eigenständige Studiengänge wie Produktion und Logistik, Verfahrenstechnik, Fahrzeugtechnik, Fertigungstechnik, Luft- und Raumfahrttechnik und andere etabliert.

Der innovations-report bietet Ihnen interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Automatisierungstechnik, Bewegungstechnik, Antriebstechnik, Energietechnik, Fördertechnik, Kunststofftechnik, Leichtbau, Lagertechnik, Messtechnik, Werkzeugmaschinen, Regelungs- und Steuertechnik.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neues topologisches Metamaterial

… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise…

Astronomen entdecken starke Magnetfelder

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs…

Faktor für die Gehirnexpansion beim Menschen

Was unterscheidet uns Menschen von anderen Lebewesen? Der Schlüssel liegt im Neokortex, der äußeren Schicht des Gehirns. Diese Gehirnregion ermöglicht uns abstraktes Denken, Kunst und komplexe Sprache. Ein internationales Forschungsteam…

Partner & Förderer