Umformsimulation mit AutoForm halbiert die Anzahl der Korrekturschleifen

2010-01-19

Die AutoForm Engineering Deutschland GmbH demonstriert in einem Projekt mit der Schuler Cartec GmbH & Co. KG, wie die Kompensation der Rückfederung im betrieblichen Alltag umsetzbar ist. Die Rückfederungskompensation ist der nächste logische Schritt, nachdem die Simulation der Rückfederung inzwischen so gute Ergebnisse liefert, dass deren Einsatz im industriellen Umfeld außer Frage steht. Als Demonstrationsbeispiel dient ein kniffliger Längsträger der E-Klasse von Daimler.

Mit geschwungenen Formen in allen drei Achsrichtungen stellt der Längsträger ein komplexes Umformteil dar. Hochgestellte Flansche bringen zusätzliche Spannungen in das Bauteil und zahlreiche anzubauende Teile verlangen eine hohe Genauigkeit. Mit ZStE 340 handelt es sich beim Bauteilwerkstoff um ein gängiges, höherfestes, gleichwohl anspruchsvolles Material. Bemerkenswert am Träger ist, dass nicht bloß eine, sondern drei Operationen einzeln kompensiert werden. Das erhöht die Komplexität. Hinzu kommen Toleranzbänder, teilweise einseitig, von wenigen Zehntelmillimetern.

Mit Hilfe der AutoForm Tooling and Tryout Solution validiert Schuler Cartec die Methode und Ziehanlage, führt eine Beschnittanalyse durch und optimiert die Beschnittkonturen. In der Folge vertieft AutoForm Engineering die Analyse. Nach Berechnung der Rückfederung dienen die Ergebnisse dazu, die Wirkflächen mit Hilfe von AutoForm-Compensator zu kompensieren. Im Rahmen der Final Validation (Absicherung) zeigt AutoForm-Sigma die Stabilität der Umformung und der Rückfederung unter realen Fertigungsbedingungen, d.h. mit streuenden Materialeigenschaften und Prozessparametern. Diese bereits während der Konstruktion zu berücksichtigen, gewährleistet einen robusten Fertigungsprozess. Nur so führt die Kompensation der Rückfederung zu fortwährend maßhaltigen Bauteilen. Positiv: Eventuelles Lehrgeld ist bis hierhin nur in Form von Simulationsaufwand am Rechner zu zahlen, schließlich rotierte noch kein Fräser.

Neben der Stabilitätsanalyse mit AutoForm-Sigma hinsichtlich der nicht beeinflussbaren Streuungen ermittelt AutoForm Engineering über eine Sensitivitätsanalyse den Einfluss von gezielt veränderbaren Parametern wie Ausgangsplatine, Blechhalterkraft, Reibwerte und Ziehsicken. Die ersten drei Parameter verhalten sich unauffällig. Zwei Sicken zeigen jedoch einen hohen, lokal begrenzten Einfluss bezüglich Versagen des Materials. Die Wirkung zweier weiterer Sicken präsentiert sich ähnlich stark, dazu allerdings sehr großflächig und in einem nicht erwarteten, entfernten Bauteilbereich. Die Simulation zeigt, dass sie das Materialversagen deutlich beeinflussen. Mit dieser in der Praxis nicht zu gewinnenden Erkenntnis lassen sich unnötige Korrekturschleifen in der Einarbeitungspresse mit gravierenden Kostenfolgen vermeiden.