Einfluss des mehrachsigen Bauschingereffektes in der Kaltmassivumformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418815343

Der Bauschingereffekt wird bei der Simulation von Prozessen der Kaltmassivumformung üblicherweise nicht berücksichtigt. Die damit einhergehende teils signifikante Herabsetzung der Anfangsfließspannung sowie die bleibende Entfestigung der Werkstoffe in Folge eines Wechsels der Spannungsrichtung wird bei der Verwendung konventioneller isotroper Verfestigungsmodelle ignoriert. Diese Vernachlässigung führt zu einer fehlerhaften Vorhersage der lokalen Bauteilfestigkeit, der Eigenspannungen sowie der Prozesskräfte. Vorarbeiten zeigen, dass das zyklische Werkstoffverhalten mit neuen Methoden der Werkstoffcharakterisierung erstmals systematisch unter Kaltmassivumformbedingungen erfasst werden kann. Diese Bedingungen umfassen allem voran die hohen auftretenden Formänderungen, welche über konventionelle Verfahren der Werkstoffprüfung nicht erreicht werden können. Mittels Zug- und Druckversuchen an vorgezogenen oder durch Fließpressen vorverfestigter Proben kann der gesamte relevante Bereich der im Umformprozess auftretenden Vordehnungen abgedeckt werden. Durch die damit einhergehenden Erkenntnisse über das Werkstoffverhalten kann eine Parameterermittlung für moderne kombinierte Verfestigungsmodelle aus der Blechumformung nun auch für Werkstoffe der Kaltmassivumformung erfolgen. Bei der Simulation von Blechumformverfahren finden entsprechende Modelle beispielsweise zur verbesserten Vorhersage von Rückfederungseffekten Anwendung. Auch in der Massivumformung durchlaufen teils große Werkstoffbereiche zyklische Umformungen, wodurch der Bauschingereffekt aktiv wird. Besonders relevant wird die Abbildung des Bauschingereffektes jedoch dann, wenn mehrstufige Umformprozesse simuliert werden sollen. Durch die Verwendung kombinierter Verfestigungsmodelle kann eine drastische Verbesserung der Ergebnisgüte erwartet werden, die für ausgewählte Werkstoffe bereits nachgewiesen werden konnte.Als Folge der verbesserten numerischen Vorhersage von lokalen Bauteileigenschaften, Eigenspannungen und Prozesskräften können zeit- und kostenintensive Bauteilprüfungen eingespart werden, Leichtbaupotentiale ausgeschöpft werden und Werkzeugstandzeiten erhöht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen