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02.02.2010

Umformsimulation mit AutoForm

Anzahl der Korrekturschleifen halbiert

Die AutoForm Engineering Deutschland GmbH demonstriert in einem Projekt mit der Schuler Cartec GmbH & Co. KG, wie die Kompensation der Rückfederung im betrieblichen Alltag umsetzbar ist. Die Rückfederungskompensation ist der nächste logische Schritt, nachdem die Simulation der Rückfederung inzwischen so gute Ergebnisse liefert, dass deren Einsatz im industriellen Umfeld außer Frage steht. Als Demonstrationsbeispiel dient ein Längsträger der E-Klasse von Daimler.
Mit geschwungenen Formen in allen drei Achsrichtungen ist der Längsträger ein komplexes Umformteil. Hochgestellte Flansche bringen zusätzliche Spannungen in das Bauteil und zahlreiche anzubauende Teile verlangen eine hohe Genauigkeit. Mit ZStE 340 handelt es sich beim Bauteilwerkstoff um ein gängiges, höherfestes, gleichwohl anspruchsvolles Material. Bemerkenswert am Träger ist, dass nicht bloß eine, sondern drei Operationen einzeln kompensiert werden. Das erhöht die Komplexität. Hinzu kommen Toleranzbänder, teilweise einseitig, von wenigen Zehntelmillimetern.
Mit Hilfe der AutoForm Tooling and Tryout Solution validiert Schuler Cartec die Methode und Ziehanlage, führt eine Beschnittanalyse durch und optimiert die Beschnittkonturen. In der Folge vertieft AutoForm Engineering die Analyse. Nach Berechnung der Rückfederung dienen die Ergebnisse dazu, die Wirkflächen mit Hilfe von AutoForm-Compensator zu kompensieren. Bei der Final Validation (Absicherung) zeigt AutoForm-Sigma die Stabilität der Umformung und der Rückfederung unter realen Fertigungsbedingungen, dass heißt mit streuenden Materialeigenschaften und Prozessparametern. Nur so führt die Kompensation der Rückfederung zu fortwährend maßhaltigen Bauteilen. Eventuelles Lehrgeld ist bis hierhin nur in Form von Simulationsaufwand am Rechner zu zahlen, schließlich rotierte noch kein Fräser.
Neben der Stabilitätsanalyse mit AutoForm-Sigma ermittelt AutoForm Engineering über eine Sensitivitätsanalyse den Einfluss von gezielt veränderbaren Parametern wie Ausgangsplatine, Blechhalterkraft, Reibwerte und Ziehsicken. Die ersten drei Parameter verhalten sich unauffällig. Zwei Sicken zeigen jedoch einen hohen, lokal begrenzten Einfluss auf eventuelles Materialversagen. Die Wirkung zweier weiterer Sicken präsentiert sich ähnlich stark, dazu allerdings sehr großflächig und unerwartet in einem entfernten Bauteilbereich. Die Simulation zeigt, dass sie das Materialversagen deutlich beeinflussen. Mit diesen Erkenntnissen lassen sich unnötige Korrekturschleifen in der Einarbeitungspress, die hohe Kosten verursachen, vermeiden.


Ist das Werkzeug mechanisch fertiggestellt, schließt sich der Tryout in der Einarbeitungspresse an. Einer ersten Korrekturschleife folgt eine weitere, nachdem einzelne Bereiche eine nochmalige Kompensation verlangten. Daraufhin überzeugen die Resultate. Statt nach drei bis vier Korrekturschleifen gelingen maßhaltige Bauteile bereits nach zwei Korrekturen. Davon profitiert Helmut Gründler, Leiter Montage und verantwortlich für den Tryout: „Noch vor wenigen Jahren hätte ich ein Bauteil mit derartigen Toleranzbändern für nicht machbar gehalten. Heute gelingt das sogar mit den anspruchsvollen, modernen Werkstoffen.“
Somit ist der höhere Aufwand zu Projektbeginn mit Rückfederungskompensation und Final Validation des Werkzeugs eine gewinnbringende Investition. Überdies ergibt sich ein zeitlicher Gewinn von acht Wochen.

Oktober 2018

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