Process and Tool Design for Hot Sheete Matel Forming

• Applicant: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing
• Term: from 2004 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 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 Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 552: Principles of Sheet Metal Hot Forming of Quenchenable Steels
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Alexander Brosius