Modellierung des Blechumformprozesses in der Anlagensimulation auf der Grundlage von Ergebnissen der FEM-Prozesssimulation

Laufzeit:	07/1999 – 06/2001
Finanzierung:	AiF / EFB
Bearbeiter:	Dr.-Ing. Hajo Wiemer
Kooperation:	Institut für Produktionstechnik, TU Dresden

Zielstellung

Das Verhalten der Pressenanlage während des Umformprozesses ist gekennzeichnet durch statische und dynamische Verformungen der Pressenbaugruppen unter dem Einfluss der Prozessgrößen wie Verfahrenskräfte oder Umformgeschwindigkeit. Auf Grund der Kopplung der Pressenbaugruppen treten Wechselwirkungen zwischen Maschine, Werkzeug und Prozess (Werkstück) auf, die in Abhängigkeit von den eingestellten Maschinenparametern die Qualität der Blechteile bestimmen. Zur Analyse des dynamischen Verhaltens des Systems "Presse" wird das Verfahren der Mehrkörper-Simulation (MKS) eingesetzt, wobei die derzeitig vorliegenden Ansätze zur Pressenmodellierung die Abbildung der Baugruppen mit ihren charakteristischen Eigenschaften ermöglichen; die relevanten Prozesseinflüsse (örtliche und zeitliche Prozesskraftverteilungen) werden jedoch derzeit meist ungenügend dargestellt. Für die Gewinnung von Erkenntnissen über das dynamische Verhalten des Systems "Presse" als Basis für die Auslegung von Schneid- und Stufenwerkzeugen sowie von Mehrstößelpressen genügt die Genauigkeit der Prozessbeschreibung nicht in jedem Fall den Anforderungen. Ziel des Gemeinschaftsvorhabens mit dem IPT der TU Dresden ist es, die Genauigkeit der Prozessbeschreibung im Maschinenmodell zu verbessern. Die Beschreibung der Prozessverläufe erfolgt dabei auf der Grundlage der Ergebnisgrößen (örtliche und zeitliche Prozesskraftverläufe) der FEM-Prozesssimulation.

Lösungsweg

Der Lösungsweg dieses Vorhabens lässt sich in zwei inhaltliche Schwerpunkte unterteilen. Der erste umfasst die FE-Modellierung der Werkstücke, die Berechnung der Stadienfolge sowie die Entwicklung und Implementation von Methoden in der Prozesssimulation zur Auswertung und Ausgabe der Prozessverläufe in der von der Anlagensimulation geforderten Form. Der zweite Schwerpunkt befasst sich mit der Erstellung der physikalischen Strukturen der Prozessmodelle sowie deren Anwendung im Maschinenmodell. Als Applikation der "Prozesskraft"-Modellobjekte wird in der letzten Projektphase ein Stufenwerkzeug modelliert und in ein Pressenmodell eingefügt. Anhand dieser Applikation wird ein Lösungsweg zur Optimierung des Stufenwerkzeuges unter dem Gesichtspunkt des dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems dargestellt.

Ergebnisse

Im Vorhaben wurden die Vorraussetzungen geschaffen, um auf Seiten der FEM-Prozesssimulation die Prozesskraftverläufe auszuwerten und an die Anlagensimulation zu übergeben. Auf der Seite der Anlagensimulation wurden die Modellstrukturen zur Beschreibung der Prozesseinflüsse erarbeitet. Damit wurde die Genauigkeit der Prozessbeschreibung im Maschinenmodell wesentlich verbessert.