Technologie

Zur Auslegung und Optimierung von Umformprozessen können unterschiedliche Methoden genutzt werden. Mit den geschlossenen Lösungen der sogenannten elementaren Theorie lassen sich für viele geometrisch einfache Umformprozesse (Walzen, Ziehen, Stauchen, …) insbesondere globale Prozessparameter wie die erforderlichen Kräfte, Momente oder Leistungen sehr schnell abschätzend berechnen und die Wirkung der Änderung von Einflussgrößen direkt ableiten. Zur genaueren Berechnung lokaler Größen, wie z.B. der örtlichen Verteilung der Spannungen, Formänderungen und Temperaturen, kommt heute verbreitet die Methode der Finiten Elemente (FEM) zum Einsatz. Hierbei werden die das Problem beschreibenden Differentialgleichungen numerisch gelöst, so dass die gesuchten Ergebnisse für jeden Zeitpunkt örtlich aufgelöst bestimmt werden können. Durch die Aufteilung des zu untersuchenden Gebiets (z.B. Werkstück und Werkzeug) in eine Vielzahl kleiner Elemente können auch sehr komplizierte Geometrien, wie z.B. beim Gesenkschmieden oder in der Blechumformung, mit hoher Genauigkeit modelliert werden. Grundsätzlich ermöglicht diese Methode sowohl die Untersuchung längerer Prozessketten als auch gekoppelter Phänomene, wie z.B. der elastischen Deformation von Umformwerkzeugen im Umformprozess. In Verbindung mit automatischen Optimierungsmethoden können darüber hinaus auch inverse Fragestellungen beantwortet werden, also z.B. eine automatische Optimierung der günstigsten Vorformgeometrie oder der günstigsten Werkzeuggestaltung.

Neben den rein rechnerischen Auslegungsmethoden können auch die Modelltechnik und die physikalische Prozesssimulation zur Beantwortung umformtechnischer Fragestellungen genutzt werden. So kann der zu erwartende Stofffluss mit einfachen Modellwerkstoffen wie Plastilin oder Wachs häufig recht realitätsnah abgebildet werden. Sofern die Entwicklung des Gefüges entlang einer thermomechanischen Prozessfolge (z.B. Walzstraße) im Vordergrund des Interesses steht, stellt die physikalische Prozesssimulation, bei der die thermische und mechanische Umformgeschichte in Grundversuchen nachvollzogen wird, eine sehr aussagefähige Methode dar.   

 

Unsere Kompetenzen

Zur Simulation von Umformprozessen werden am IBF alle oben genannten Methoden auf hohem Niveau genutzt. Dabei kommen neben eigenen Programmen (z.B. zur Stichplanauslegung) verschiedene führende kommerzielle FEM-Systeme mit expliziter oder impliziter Zeitintegration zum Einsatz.

 

Forschungsthemen und Projekte

Auf dem Gebiet der Simulation arbeitet das IBF im Rahmen einer Vielzahl von Forschungs- und Entwicklungsprojekten eng mit Partnern aus der Umformindustrie zusammen. Aktuelle Themen umfassen sowohl die Weiterentwicklung schneller elementarer Modelle für die online-Prozessüberwachung als auch die Entwicklung und Erprobung neuer numerischer Methoden. Dies betrifft z.B. eine effiziente Behandlung gekoppelter Prozesse (Werkstück-Werkzeug; konduktive Erwärmung und Umformung; Umformung mit flüssigen oder erstarrenden Medien, …) oder Untersuchungen zur Fehlerfortpflanzung bei der Simulation von Prozessketten oder die Integration der Maschinenregelung in die FEM-Prozesssimulation.

 

Dienstleistungen

  • Simulationstechnische Analyse und Optimierung unterschiedlichster Umformprozesse

 

Ausstattung

  • Moderne Workstations und Arbeitsplatzrechner
  • Software: ABAQUS, LS-Dyna, Simufact, Forge, Deform u.a.
  • Plastilin-Labor und Einrichtungen für physikalische Simulation


Ihr Ansprechpartner ist:
Herr Dr. rer. nat. Martin Franzke
+49 (0) 241 80-9 59 11

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