Entwurf optimaler Vorformstufen zum gratlosen Präzisionsschmieden von Langteilen unter Anwendung von stochastischen Optimierungsverfahren

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 55518960

Durch gratlose Präzisionsschmiedeverfahren können Bauteile mit geringem Nachbearbeitungsaufwand hergestellt werden. Die Prozesskette besteht für Langteile in der Regel aus einem Vorformprozess zur Massevorverteilung, einem Vorformprozess zur Querschnittsvorbildung und dem Präzisionsschmiedeprozess zur Endformung. Die Auslegung der Vorformstufen ist dabei von zentraler Bedeutung für die Formfüllung in der Fertigformstufe. Die Auslegung von Stadienfolgen ist allerdings bis heute vor allem für nichtrotationssymmetrische Bauteile ein manueller Trial-and-Error-Prozess, der stark abhängig von dem Erfahrungswissen des Konstrukteurs ist. Es gibt wenige Ansätze zur rechnergestützten Auslegung von Vorformen, die derzeit noch starken Beschränkungen unterliegen. Im Rahmen des beantragten Vorhabens „Entwurf optimaler Vorformstufen zum gratlosen Präzisionsschmieden von Langteilen unter Anwendung von stochastischen Optimierungsverfahren“ soll eine Methode für eine rechnergestützte Auslegung und Optimierung einer Vorformstufe zu einem gegebenen Fertigformprozess entwickelt werden. Eine solche Optimierung der Vorform vor allem in Hinsicht auf Formfüllung in der Endstufe kann mit einer Kopplung von Umformsimulationen auf Basis der Finiten Elemente mit einem stochastischen Optimierungsalgorithmus erreicht werden. Ziel des beantragten Projektes ist es, sowohl eine allgemein verwendbare Parametrisierung von 3D-FEM-Modellen zu entwerfen, als auch vorhandene Ansätze für die Optimierung zu analysieren und einen geeigneten Algorithmus zu entwickeln. Langfristig kann so der zeit- und arbeitsintensive Trial- and Error-Verfahren im Konstruktionsprozess ersetzt und die Entwicklungszeit einer Stadienfolge somit verkürzt werden.

• DFG Programme: Research Grants