Numerische Sickenoptimierung zur Versteifung bombierter Blechgeometrien unter Berücksichtigung des nichtlinearen Formänderungsvermögens mithilfe eines gekoppelten Algorithmus

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Albert Albers; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254853550

Zur Erhöhung der Steifigkeiten bei tiefgezogenen Blechbauteilen werden Sicken eingesetzt. Dadurch können Blechdickenreduktionen und somit Gewichtseinsparungen realisiert werden. Für die Entscheidung nach Art und Lage der Sicken existieren Gestaltungsrichtlinien, die häufig zur Anwendung kommen. Höhere Versteifungseffekte lassen sich jedoch durch numerische Optimierungsverfahren erzielen. Bestehende Algorithmen für die Sickenoptimierung sind hinsichtlich des Verhältnisses von Berechnungsaufwand und Versteifungseffekt sowie der Berücksichtigung von Fertigungsprozessen und Ausgangsgeometrien noch unbefriedigend.Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird daher ein Optimierungsverfahren entwickelt, welches die Berechnungsvorteile unterschiedlicher Verfahren kombiniert und den Prozess Tiefziehen mit anschließendem Sickenausformen hinreichend miteinbezieht. Die Sickenverläufe werden dabei kosteneffizient mit einem auf einem Optimalitätskriterium basierenden (OC) Verfahren ermittelt, die Geometrieparamter entlang der Sickenverläufe werden sensitivitätsbasiert bestimmt. Die Kombination der beiden Optimierungsverfahren ermöglicht auch die Berücksichtigung der zulässigen Formänderungen mit vertretbarem Berechnungsaufwand.Der zu entwickelnde Optimierungsalgorithmus berücksichtigt den zweistufigen Fertigungsprozess bestehend aus Tiefziehen und Versicken. Hierbei stellt das Formänderungsvermögen in beiden Fertigungsschritten den limitierenden Faktor dar. Durch numerische und experimentelle Versuche werden, unter Berücksichtigung von nichtlinearen Dehnpfaden, zulässige Geometrie- und Prozessparameter ermittelt, welche in den Optimierungsalgorithmus integriert werden. Zudem berücksichtigt der Algorithmus die Wirkung der Versteifungssicken bei unterschiedlichen Wölbungen der zu versickenden, tiefgezogenen Blechgeometrie. Dies wird ebenfalls durch Simulation und Experiment verifiziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen