Charakterisierung und Validierung von Materialmodellen für dünne Blechwerkstoffe mittels MUC-Tests

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540145846

In der Blechumformung nimmt der Stellenwert der Vorhersage der Herstellbarkeit durch numerische Simulation stetig zu. CAE-Programme ermöglichen im Vergleich zur experimentellen Trial-and-Error-Methode eine schnellere und kosteneffizientere Bewertung der Umformprozesse. Eine zuverlässige Vorhersage der Umformbarkeit von Blechbauteilen setzt allerdings eine adäquate Beschreibung des Blechwerkstoffs voraus. Ein essenzieller Schritt vor dem Einsatz eines Materialmodells ist dessen Validierung unter Berücksichtigung des Werkstoffs und des Umformprozesses. Erst nach erfolgter Validierung ist ein den Anforderungen entsprechender Einsatz des Materialmodells sichergestellt. Ausgehend von den Vorarbeiten des DFG-Vorgängerprojekts soll die darin untersuchte Validierungstrategie sowie der zugehörige Versuch im Rahmen des Transferprojekts auf dünne Blechwerkstoffe übertragen und in die Anwendung gebracht werden. Neben gezielten Anpassungen am Validierungsversuch sowie der zugehörigen Auswerteroutine, hinsichtlich der Eigenschaften dünner Blechwerkstoffe (bspw. Klemmung, tribologisches System, Probengeometrie), wird im Forschungsvorhaben ein virtuelles Labor auf Basis von kristallplastischen Simulationen genutzt. Dies ermöglicht es, die dünnen Blechwerkstoffe (mit häufig nur einer geringen Anzahl von Körnern über der Blechdicke) auf alternative Art zu makroskopisch ermittelten Materialkennwerten zu modellieren. Zur abschließenden Bewertung der Potentiale und Grenzen des erarbeiteten Charakterisierung- und Validierungsverfahrens wird ein mehrstufiger Umformprozess einer Food-Zweiteildose simuliert und die numerischen Ergebnisse mit Experimenten abgeglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: thyssenkrupp Rasselstein GmbH
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Christoph Hartmann
• Kooperationspartner: Dr.-Ing. Alexander Butz