Verbesserte Blechumformsimulation durch 3D-Werkstoffmodelle und erweiterte Schalenformulierungen - Teil 2

Projektbeschreibung

Durch Deformationsmoden höherer Ordnung erreichte Verbesserung der Abbildung von Umformprozessen am Beispiel eines Ziehsickendurchlaufs

Bei bestimmten Blechumformprozessen stößt der gängige Modellierungsansatz, bestehend aus Schalenelementen in Kombination mit vereinfachten Konstitutivgesetzen, an seine Grenzen, da einige der getroffenen Annahmen nicht ungültig sind. Unter anderem sind biegedominierte Prozesse und Umformprozesse mit kleinen Radien von den Einschränkungen einer Modellierung nach dem aktuellen Stand der Technik betroffen.

Das geplante Vorhaben knüpft an das abgeschlossene AiF-Vorhaben 19707N „3D-Blechmodellierung" an. In diesem wurde durch die Entwicklung von erweiterten Schalenformulierungen in Kombination mit 3D-Werkstoffmodellen die Prognosequalität von „kritischen Blechumformprozessen" verbessert. Dies beinhaltete Blechumformprozesse, die sich nach dem aktuellen Stand der Technik nur unzureichend abbilden lassen.

Aus den erzielten Ergebnissen ergibt sich weiterer Forschungsbedarf, mit dem Ziel, die Methodik für den Einsatz in der Industrie zu qualifizieren. Hierfür sollen drei für die praktische Anwendung relevante Aspekte weiterführend untersucht werden: Zur Verbesserung der numerischen Effizienz der entwickelten Schalenformulierungen werden drei unterschiedliche methodische Ansätze verfolgt, um die Rechenzeit auf ein industriell nutzbares Niveau zu reduzieren. Um einen breiteren Anwenderkreis anzusprechen, soll die Methode zur Identifikation von Modellparametern für anisotrope 3D-Werkstoffmodelle auf eine weitere praxisrelevante Werkstoffklasse erweitert werden. Einen dritten Schwerpunkt bildet die Bewertung der Vorhersagequalität des neu entwickelten Modellierungsansatzes durch praxisnahe Modellversuche sowie anhand eines Realbauteils.

Hierbei werden für die Blechumformung wichtige Größen wie z.B. Stofffluss, Rückfederung und Umformgrenzen für die Bewertung betrachtet. Durch die Implementierung der weiterentwickelten Methodik in kommerzielle FE-Software ist diese für KMU direkt zugänglich. Neben einer verbesserten Prognosefähigkeit von kritischen Blechumformprozessen und der damit verbundenen Vorteile in der Bauteilauslegung, wird durch die Methodik die simulative Bewertung von neuen, innovativen Fertigungsverfahren für KMU erleichtert. Mittelfristig können die erzielten Ergebnisse auch in weiteren Anwendungsfeldern innerhalb der blechverarbeitenden Industrie (z.B. Crashsimulation, elektrische Steckkontakte) genutzt werden.