SPP 1146:  Modellierung inkrementeller Umformverfahren

Fachliche Zuordnung Maschinenbau und Produktionstechnik
Förderung Förderung von 2003 bis 2009
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5471839
 

Projektbeschreibung

Inkrementelle Umformverfahren sind Umformverfahren, bei denen die Endgeometrie der Bauteile nicht durch eine Abbildung der Werkzeugkontur (wie z.B. beim Gesenkschmieden), sondern durch eine Folge von lokalen Einwirkungen geometrisch einfacher Werkzeuge auf das Werkstück entsteht. Dabei können einige hundert Arbeitszyklen (z.B. beim Drückwalzen oder bei inkrementeller Blechumformung) bis zu mehreren Millionen Werkzeugeinwirkungen (z.B. beim Kugelstrahlumformen) auftreten. Die komplexe Umformgeschichte dieser Verfahren ist heute weder mit elementaren noch mit numerischen Methoden angemessen modellierbar. Dementsprechend sind die Prozesse und Produkteigenschaften nicht planbar und der technisch interessante Einsatz dieser innovativen Verfahren bleibt weit hinter den verfahrensspezifischen Möglichkeiten zurück. Infolge der bei diesen Umformverfahren im Verhältnis zum Gesamtbauteil sehr kleinen plastischen Zonen, welche oft in einer zyklischen Folge ähnlicher Prozessschritte durch die Bauteilvolumina wandern, kommt es heute bei der numerischen Modellierung mit FEM zu inakzeptabel langen Rechenzeiten. Ebenso bestehen Defizite in der Beschreibung des Materialverhaltens unter zyklischer Belastung. Ziel des Schwerpunktprogramms ist es, durch interdisziplinäre Zusammenarbeit auf den Gebieten Umformtechnik, Mechanik und Angewandte Mathematik Grundlagen für eine effiziente numerische Simulation von inkrementellen Umformverfahren zu schaffen. Dabei ergeben sich u.a. folgende Arbeitsschwerpunkte:-- Entwicklung von Gebietszerlegungsmethoden zur Verknüpfung örtlich hochauflösender Modelle (Beschreibung der Vorgänge in der Umformzone) mit ggf. anderen Modellen, die für eine schnelle Berechnung des elastischen Gesamtbauteils und der Werkzeuge optimiert sind (z.B. FEM/FEM-Kopplung, FEM/BEM-Kopplung, Mortar Methoden); Verknüpfung dieser neuen zeitabhängigen Diskretisierungstechniken mit schnellen iterativen Verfahren zur Gleichungslösung (z.B. Mehrgittermethoden); -- Auswahl, Implementierung und experimentelle Verifikation thermodynamisch konsistenter Stoffgesetze für zyklische Belastung sowie Entwicklung von Kontaktmodellen und Kontaktalgorithmen zur Modellierung inkrementeller Umformverfahren;-- technologische Untersuchungen zur Ermöglichung einer angemessenen Prozessbeschreibung (z.B. Beschreibung der komplexen Werkzeugkinematik, Bestimmung thermischer und tribologischer Randbedingungen) und zur Validierung neuer Simulationsmodelle.
DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug Ukraine

Projekte

Sprecher Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt