Virtuelle Produktentwicklung in der Umformtechnik

Transkript

1 Virtuelle Produktentwicklung in der Umformtechnik Antrittsvorlesung 1. August 2003 Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel

2 Einsatz von Virtual Reality in der Automobilentwicklung Einbau/ Montagesimulation Werkersimulation Service Entwicklung Design 3D Fabrikplanung Konstruktion Produktion Vertrieb Simulation Crash Fahrerergonomie Lichtspiegelungen Reflexionen Virtueller Showroom

3 Cax Einsatz in der Produktentstehung Styling/Design Karosseriekonstruktion Prototypen Serienmachbarkeit Konstruktion Interieur Baubarkeit und Berechnung Datenpipeline DMU/Maßkonzept Prototypen Serienmachbarkeit Crash-Simulation Produktionsplanung

4 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung

5 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung

6 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung

7 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung

8 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung

9 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung

10 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung

11 Beispiel für virtuelle Prozeß und Bauteilgestaltung Fertigteil Stufe 1: Biegen Stufe 2: IHU

12 Freies Biegen Verfahren zum Biegen Untergruppe Biegeumformen mit geradliniger Werkzeugbewegung Gesenkbiegen Gleitziehbiegen Rollbiegen Gruppe 2.4 Biegeumformen DIN Knickbiegen Walzbiegen Untergruppe Biegeumformen mit drehender Werkzeugbewegung Umlaufbiegen Schwenkbiegen Rundbiegen Biegerichten Freies Runden Querkraftfreies Biegen Gesenkrunden Gesenksicken Gesenkbördeln Winden Walzrunden Walzrichten Wellbiegen Walzprofilieren Walzziehbiegen Wickeln

13 Rundbiegeverfahren Biegen ohne Dorn auf einer Dornbiegemaschine 1 - Rohr 2 - Biegeschablone 5 - Spannbacke 6 - Faltenglätter 3 - Gleitschiene 4 - Gleitschienenandrückung

14 Rundbiegeverfahren Biegen mit Dorn auf einer Dornbiegemaschine 7 Dorn mit Dornstange

15 Werkzeugsatz beim Rundbiegeverfahren Biegeschablone Kugeldorn Faltenglätter Innere Spannbacke Äußere Spannbacke Gleitschiene Spannpatrone

16 Rundbiegeverfahren Dornlos Biegen Das Werkstück ruht, während sich beim Biegen mit Stützdorn das Werkstück bewegt. Während des gesamten Biegevorganges wirkt eine von außen auf das Rohr aufgebrachte Stützkraft den Normalkräften (Komponenten der Biegelängskräfte), die das Rohr abflachen, entgegen.

17 Prozeßgestaltung Wann welches Verfahren? Welche Maschine? Kräfte beim Biegen? Machbarkeit der Bauteile? Kalkulation? Neuer Werkstoff Experiment und Versuch Erfahrung und Ausstattung Erfahrung Erfahrung

18 Ausstattung zum Dornbiegen der realen Welt Werkzeugsatz Dornbiegemaschine

19 Ausstattung zum Dornbiegen der virtuellen Welt PC CAD System (Volumen) Simulationssystem Planungssystem

20 Dornstellung Notwendige Eingaben für die Umformsimulation Werkstoffdaten Geometriedaten (Rohteil und Werkzeug) p s Simulationssystem Biegewinkel Reibung Prozeßdaten

21 Generierung der Werkzeuge in der CAD

22 Generierung der Werkzeuge in der CAD

23 Generierung der Werkzeugmaschine im Simulationsprogramm

24 Ergebnisse aus der Biegesimulation

25 Ergebnisse aus der Biegesimulation

26 Ergebnisse aus der Biegesimulation

27 Ergebnisse aus der Biegesimulation

28 Ergebnisse aus der Biegesimulation

29 Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen Innenhochdruck- Umformen von Hohlprofilen Zug-Druck- Umformung (DIN 8584) Zug- Umformung (DIN 8585) Biege- Umformung (DIN 8586) Schub- Umformung (DIN 8587) Innenhochdruck - Aufweitstauchen im geschlossenen Gesenk Innenhochdruck - Aufweitstauchen im offenen Gesenk Innenhochdruck - Aufweiten Innenhochdruck - Kalibrieren Innenhochdruck - Biegen Innenhochdruck - Durchsetzen F F F p F p p p F F F p F p Quelle: VDI Richtlinie 3146, Blatt 1

30 Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen

31 Ergebnisse aus der IHU Simulation

32 Beeinflussung der Crasheigenschaften durch Umformung

33 Vergleich der Energieaufnahme beim Crash Belastung bei konstanter Deformationsgeschwindigkeit ohne Berücksichtigung der Kaltverfestigung mit Wanddickenänderungen mit Berücksichtigung der Kaltverfestigung mit Wanddickenänderungen

34 Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen Vielen Dank für Ihre Aufmerk samkeit Prof. Dr. Ing. Bernd Engel

35 Ende im Gelände!

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53 Virtuelle Werkzeuge

54 Virtueller Prozeß Bewegung Werkzeuge Biegen

55 Virtueller Prozeß

56 Produktion Entwicklung Vertrieb Produktion