Methodenplanung für die Prozess- und Werkzeuggestaltung bei der Warmblechumformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5471163

Die Warmumformung von Blechformteilen aus höchstfesten Vergütungsstählen bedarf einer spezifischen Methodenplanung. Bedingt durch die komplexen Einflüsse aus Temperatur, Dehnratenabhängigkeit, werkstoffspezifischen Phasenumwandlungen, Wärme- und Energieströmen, Werkzeugdeformationen und durch den Umformprozess selbst können die Erkenntnisse zur Methodenplanung konventioneller Blechumformverfahren nur eingeschränkt auf diese neuen Prozessvarianten der Blechformteilefertigung übertragen werden. Mit Hilfe der FEM, welche mittlerweile das Grundwerkzeug der Methodenplanung für die offline Prozessplanung bei der Blechformteilefertigung bildet, können heute nicht alle oben genannten Einflussgrößen berücksichtigt werden. Es sind bisher lediglich Lösungen von Teilproblemen bekannt und auch als kommerzielle FE-Programme verfügbar. Eine ganzheitliche Simulation, die sämtliche Aspekte berücksichtigt und dabei übliche Rechenzeiten nicht weit überschreitet, ist derzeit jedoch nicht vorhanden. Eine Kopplung bestehender Systeme zur Lösung aller Teilprobleme ist zwar prinzipiell möglich und durchführbar, allerdings mit dem Ziel einer Methodenplanung nicht zweckmäßig. Der Einsatz einer rechnergestützten Methodenplanung ist nur dann sinnvoll, wenn die Antwortzeiten aus den jeweiligen Berechnungsverfahren nicht länger als etwa einen Arbeitstag für sehr große Modelle zur Umformsimulation in Anspruch nehmen. Somit ist ein effizientes und prozessnahes Werkzeug für die Methodenplanung zu erforschen und zu entwickeln, das die oben genannten Aspekte möglichst unter Einhaltung der Randbedingungen mit hinreichender Genauigkeit und bei vertretbaren Rechenzeften erfassen kann. Mit Blick auf kurze Antwortzeiten bei den Simulationsrechnungen, ist zunächst eine Entkopplung der Teilprobleme erforderlich, um diese detailliert zu analysieren. Aus diesen Teilergebnissen sind bei der anschließenden Synthese physikalisch sinnvolle Vereinfachungen abzuleiten, die einen wesentlichen Vorteil; hinsichtlich der Berechnungszeit ergeben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 552: Grundlagen der Warmblechumformung von höchstfesten Vergütungsstählen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Alexander Brosius