Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Massivbauteile perfekt umgeformt

01.02.2010
Sollen Metalle umgeformt werden, entstehen häufig Schäden an den Werkstoffen. Eine mögliche Ursache: Der Pressdruck ist zu groß, das Material bekommt Risse und Löcher. Per Simulation am PC berechnen Forscher nun, wie sich Defekte in den Bauteilen vermeiden lassen.

Auf der Autoshow glänzt und glitzert es in allen Ecken. Links steht ein mit Blattgold überzogener Porsche, auf der anderen Seite wird ein bordeauxfarbener Mercedes präsentiert. Doch bis die Luxusschlitten als ausgereifte Produkte zum Verkauf stehen, haben sie einen langen Weg vor sich: Die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe sind komplex, beim Herstellen der Karrossen können daher eine Reihe von Komplikationen auftreten.


Die Simulation zeigt die Ergebnisse der Massivumformung: Bei einer optimierten Werkzeuggeometrie (unten) ist die Porendichte niedrig. Löcher im Bauteil werden vermieden. (© Fraunhofer IWM)

Eine erste Hürde müssen die Stahlhersteller nehmen, die am Beginn der Fertigungskette stehen. Sie verformen massive Teile aus Metall zu Blechen, Rohren, Drähten und Stangen, welche die Autobauer dann verarbeiten. Bei diesem Umformungsprozess können die Werkstoffe Schaden nehmen. Sie werden zu stark deformiert, etwa weil die Reibung zu groß oder die Temperatur des Umformwerkzeugs nicht optimal ist.

Um ein einwandfreies Bauteil zu produzieren, müssen die Hersteller nicht nur zahlreiche Prototypen mit den richtigen Materialeigenschaften anfertigen, sondern auch im Trial-and-error-Verfahren ausloten, wie das Umformwerkzeug eingestellt sein muss – ein zeitaufwändiger und teurer Vorgang. Den Forschern des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg ist es gelungen, diesen Prozess mit Hilfe von computergestützten Modellen kostengünstiger zu gestalten. »Mit unserer numerischen Simulation berechnen wir, wie stark sich ein Bauteil deformieren lässt, bevor ein Riss entsteht. Und wir analysieren, welchen Einfluss Faktoren wie Pressdruck oder das verwendete Schmiermittel auf die Eigenschaften des Werkstoffs haben«, sagt Dr. Dirk Helm, Projektleiter am IWM. Derzeit erhältliche kommerzielle Software könne das Umformverhalten von Massivbauteilen aus Metall nicht so detailgenau voraussagen wie seine Simulationsroutinen. »Wir konnten feststellen, dass durch eine spezielle Geometrieänderung eines Umformwerkzeugs Löcher vermieden wurden, da in diesem Fall die Porendichte nicht stark, sondern nur geringfügig gestiegen ist«, erklärt Helm. »Mit unserer Simulation können wir die optimalen Eigenschaften der Bauteile und der Umformwerkzeuge wesentlich schneller identifizieren als durch Versuch und Irrtum.« Der Forscher ist überzeugt, dass sich der Ausschuss mit Simulationen deutlich reduzieren lässt.

Die Software hat sich in der Praxis bereits bewährt: Bislang verwenden die Experten ihre numerische Simulation bei Kaltumformungsprozessen, bei denen der Einfluss der Temperatur eines Werkzeugs keine Rolle spielt. In Zukunft soll die Computersimulation auch bei Warmumformungsprozessen eingesetzt werden.

Dr. Dirk Helm | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010/02/simulation-werkstoffe-umformen.jsp

Weitere Berichte zu: Bauteile IWM Massivbauteile Metall Pressdruck Simulation Temperatur Umformwerkzeug

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Flammschutzmittel – Verborgene Lebensretter in Kunststoffen
20.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

nachricht Wie man Stickstoff zwingt, sich zu binden
20.07.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1,4 Millionen Euro für Forschungsprojekte im Industrie 4.0-Kontext

20.07.2017 | Förderungen Preise

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie