Methodenentwicklung zur verbesserten Prognosegüte beim Clinchen mit beweglicher Matrize in der numerischen Fügeprozesssimulation

Projektbeschreibung

Prozessroute vom Fügeprozess zur Belastungssimulation in 3D

Um die immer kürzeren Produktentwicklungszyklen zu ermöglichen, findet zunehmend die virtuelle Verbindungsauslegung durch numerische Methoden Anwendung. Dies führt zu einer deutlichen Zeitersparnis. Während bei der Simulation von punktsymmetrischen Fügeverfahren auf die 2D-achsensymmetrische Modellierung zurückgegriffen werden kann, ist dies beim Clinchen mit beweglicher Matrize nicht möglich. Hier muss eine 3D-Modellierung des Fügeprozesses verwendet werden. Dies begründet sich in der Öffnung einzelner Matrizenelemente, welche nicht mit dem radialen Aufweiten der 2D Simulation vergleichbar ist.

Um eine 3D-Modellierung zu konzipieren, ist es notwendig, die Matrizenkinematik im Experiment zu erfassen und in die numerische Simulation einzubinden. In diesem Zuge sind die am Markt erhältlichen Systeme auf ihre Freiheitsgrade zu untersuchen. Weiterhin ist der Modellierung der Reibung im Bereich der beweglichen Matrizensysteme eine hohe Relevanz zuzuschreiben. Durch die Öffnung der Matrize, welche stark von den Reibverhältnissen abhängig ist, werden die charakteristischen und festigkeitsrelevanten Kenngrößen stark beeinflusst.

Insgesamt soll im Rahmen dieses Projekts die numerische Abbildbarkeit des Clinchens mit beweglicher Matrize erarbeitet werden. Dies ermöglicht die realitätsgetreue Darstellung des Fügepunkts, welcher beispielsweise aus der Fügeprozesssimulation in die Belastungssimulation übergeben werden kann, um die Verbindungsauslegung in einem zeiteffizienten virtuellen Verfahren durchzuführen. Darüber hinaus können auch lokale Verfestigungseffekte am Realbauteil in der 3D-Simulation berücksichtigt werden. Auch die Auslegung der Werkzeuge wird von der 3D-Simulation profitieren. Insgesamt werden die KMU entlang der Wertschöpfungskette durch die gesteigerte Prognostizierbarkeit einen Mehrwert erfahren.