Modellierung und Simulation der anisotropen Werkstoffentwicklung innerhalb der Prozesskette Kaltwalzen von Bändern und Blechen unter dem Aspekt der Prozeßoptimierung und online - Steuerung

• Applicants: Professor Oliver Ernst, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Rudolf Kawalla; Professor Dr.-Ing. Marc Seefeldt
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing ; Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2007 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 43884585

Das Tiefziehverhalten von Werkstoffen wird entschieden durch deren anisotropes Werkstoffverhalten und die Reibungsbedingungen bei der Umformung geprägt. Durch die vorangegangenen Kaltumformschritte Walzen und Dressieren sowie die Wärmebehandlungen werden diese Eigenschaften im Herstellungsprozess eingestellt. Im vorliegenden Verbundprojekt soll auf der Basis des in der ersten Projektphase entwickelten Schichtenmodells für die Berechnung eines inhomogenen zweidimensionalen Werkstoffflusses für eine beliebige Anzahl von Schichten und einen dreidimensionalen Formänderungszustand erweitert werden. Die Erweiterung soll auf Basis der Verallgemeinerung des mathematisch-physikalischen Ansatzes sowie der Anwendung mathematischer Modellreduktionstechniken erfolgen.An das Werkstoffmodell ein entsprechendes Modell für die Entwicklung der Textur, der Substruktur und ihrer Beiträge zur plastischen Anisotropie angekoppelt, so dass eine Bestimmung des Gradienten der Werkstoffeigenschaften über die Dicke und Breite in Abhängigkeit von Walzspaltgeometrie, Reibungsbedingungen und vorliegendem Ausgangszustand möglich sein wird. Das Prozessmodell soll das Kaltwalzen, die Wärmebehandlung und das Dressieren beschreiben. Zudem wird die Entwicklung der Eigenspannungen in den einzelnen Prozessstufen berechnet.In der Fortsetzung des Projektes aus Phase eins sind Partner der KU Leuven für die physikalisch basierte Mikrostruktur- und Texturberechnung sowie des Institutes für Numerische Mathematik und Optimierung der TUBAF für die Erweiterung des Werkstoffflussmodells eingebunden. Darüber hinaus sind projektübergreifende Kooperationen mit dem Schwerpunktantrag der TUBAF für die Simulation der Warmbandherstellung sowie der Universität Dortmund für die Simulation des Tiefziehens vorgesehen.Die Untersuchungen erfolgen exemplarisch anhand der Stahlsorte DC04. Anhand experimenteller Untersuchungen erfolgt die direkte Überprüfung auf mechanischer und mikrostruktureller Ebene in projektinterner Kooperation mit der KU Leuven. Neben den technologischen Prozessgrößen (IMF) Walzkraft, Walzmoment und Temperatur werden die Texturen sowie die Restspannungen (KUL) als „Fußabdruck“ der über die Banddicke inhomogenen Verformung gemessen und mit den Modellvorhersagen verglichen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1204: Algorythms for Fast, Material Specific Process-Chain Design and Analysis in Metal Forming
• International Connection: Belgium
• Participating Person: Privatdozent Dr.-Ing. Matthias Schmidtchen