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Umformsimulation mit nur noch halb so vielen Korrekturschleifen

25.01.2010
Autoform Engineering demonstriert in einem Projekt mit Schuler Cartec, wie die Kompensation der Rückfederung umsetzbar ist. Die Rückfederungskompensation ist der nächste logische Schritt, nachdem die Simulation der Rückfederung inzwischen so gute Ergebnisse liefert, dass deren Einsatz in der Industrie außer Frage steht. Als Beispiel dient ein kniffliger Längsträger der E-Klasse von Daimler.

Mit geschwungenen Formen in allen drei Achsrichtungen stellt der Längsträger ein komplexes Umformteil dar. Hochgestellte Flansche bringen zusätzliche Spannungen in das Bauteil und zahlreiche anzubauende Teile verlangen eine hohe Genauigkeit. Mit ZStE 340 handelt es sich beim Bauteilwerkstoff um ein gängiges, höherfestes, gleichwohl anspruchsvolles Material.

Umformsimulation kompensiert drei Operationen einzeln

Bemerkenswert am Träger ist, dass nicht bloß eine, sondern drei Operationen einzeln kompensiert werden. Das erhöht die Komplexität. Hinzu kommen Toleranzbänder, teilweise einseitig, von wenigen Zehntelmillimetern.

Mit Hilfe der Autoform Tooling and Tryout Solution validiert Schuler Cartec die Methode und Ziehanlage, führt eine Beschnittanalyse durch und optimiert die Beschnittkonturen. In der Folge vertieft Autoform Engineering die Analyse.

Nach Berechnung der Rückfederung dienen die Ergebnisse dazu, die Wirkflächen mit Hilfe von Autoform-Compensator zu kompensieren. Im Rahmen der Final Validation (Absicherung) zeigt Autoform-Sigma die Stabilität der Umformung und der Rückfederung unter realen Fertigungsbedingungen, das heißt mit streuenden Materialeigenschaften und Prozessparametern.

Rückfederung schon bei der Konstruktion kompensieren spart Kosten

Diese bereits während der Konstruktion zu berücksichtigen, gewährleistet einen robusten Fertigungsprozess. Nur so führt die Kompensation der Rückfederung zu fortwährend maßhaltigen Bauteilen. Positiv: Eventuelles Lehrgeld ist bis hierhin nur in Form von Simulationsaufwand am Rechner zu zahlen, schließlich rotierte noch kein Fräser.

Neben der Stabilitätsanalyse mit Autoform-Sigma hinsichtlich der nicht beeinflussbaren Streuungen ermittelt Autoform Engineering über eine Sensitivitätsanalyse den Einfluss von gezielt veränderbaren Parametern wie Ausgangsplatine, Blechhalterkraft, Reibwerte und Ziehsicken.

Die ersten drei Parameter verhalten sich unauffällig. Zwei Sicken zeigen jedoch einen hohen, lokal begrenzten Einfluss bezüglich Versagen des Materials. Die Wirkung zweier weiterer Sicken präsentiert sich ähnlich stark, dazu allerdings sehr großflächig und in einem nicht erwarteten, entfernten Bauteilbereich.

Umformsimulation vermeidet unnötige Korrekturschleifen in der Einarbeitungspresse

Die Simulation zeigt, dass sie das Materialversagen deutlich beeinflussen. Mit dieser in der Praxis nicht zu gewinnenden Erkenntnis lassen sich unnötige Korrekturschleifen in der Einarbeitungspresse mit den Kostenfolgen vermeiden.

Der mechanischen Fertigstellung des Werkzeugs schließt sich der Tryout in der Einarbeitungspresse an. Einer ersten Korrekturschleife folgt eine weitere, nachdem einzelne Bereiche eine nochmalige Kompensation verlangten. Daraufhin überzeugen die Resultate. Statt der üblichen drei bis vier Korrekturschleifen gelingen maßhaltige Bauteile bereits nach deren zwei und damit der Hälfte.

Umformsimulation ermöglicht anspruchsvollere Bauteile

Davon profitiert Helmut Gründler, Leiter Montage sowie verantwortlich für den Tryout. Er fügt an: „Noch vor wenigen Jahren hätte ich ein Bauteil mit derartigen Toleranzbändern für nicht machbar gehalten. Heute gelingt das sogar mit den anspruchsvollen, modernen Werkstoffen.“

Der höhere softwaremäßige Aufwand zu Beginn des Projekts inklusive der Rückfederungskompensation und einer Final Validation (Absicherung) des Werkzeugs erweist sich somit als gewinnbringende Investition. Überdies ergibt sich ein zeitlicher Gewinn von acht Wochen.

Markus Thomma | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/247217/

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