Methode zur Bestimmung des Blechzuschnittes für Umformverfahren mit Formplatinen
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- Lennart Rothbauer
- vor 7 Jahren
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1 Methode zur Bestimmung des Blechzuschnittes für Umformverfahren mit Formplatinen Daniel Nierhoff, ThyssenKrupp Steel Europe AG
2 Einführung Verfahren, die auf nachfolgende Randbeschnitt-Operationen verzichten, benötigen einen relativ hohen virtuellen oder praktischen Try-Out-Aufwand zur Ermittlung des optimalen Formplatinen-Zuschnitts. T 3 -Profil (Quelle: ThyssenKrupp Steel Europe AG) Halbschalen-Profil (Quelle: ThyssenKrupp Steel Europe AG) Bei den profilformgebenden Umformverfahren (ThyssenKrupp SE AG T 3 - Technologie und Halbschalen-Technologie, Walzprofilieren, Gleitziehbiegen, etc.) ist man daher auf die schnelle und zuverlässige Entwicklung der notwendigen Formplatine im Toleranzbereich bis 0,5mm bereits vor dem praktischen Try-Out angewiesen. Zu diesem Zweck wurde im CAS Matlab eine Software erarbeitet, die auf der Grundlage eines CAD-Modells des Bauteils (Soll-Zustand) und einer dazugehörigen Umformsimulation (Ist-Zustand) eine sehr gut angenäherte Formplatine ermittelt. Walzprofil (Quelle: KS Profiel B.V.) Gleitziehbiegeprofil (Quelle: ThyssenKrupp Steel Europe AG) Rollformprofil (Quelle: Profilmetall GmbH) 2 ThyssenKrupp Steel Europe AG
3 Motivation Einschritt- / Mehrschritt- Löser idealer Platinenzuschnitt Membranverfahren Radialschnittverfahren Software-Tools für die Ermittlung von Platinenzuschnitten sind kommerziell verfügbar, führen aber meist nur eine geometrische Abwicklung des Bauteils durch und vernachlässigen damit die Umformhistorie. Sie sind damit für die genannten Beispiele zu ungenau! Niemand interessiert sich für einen exakten Platinenzuschnitt! (Hersteller einer FEM-Software für Tiefzieh-Simulationen ) Gleitlinientheorie Schrankenmethode Soll die Umformhistorie in die Platinenrückführung einbezogen werden, ist eine komplexe und damit zeitintensive inverse Berechnung der Umformung notwendig ( inversefem, ifem ). Hohe Berechnungsgeschwindigkeit Hohe Rückführungsqualität Berücksichtigung der Umformhistorie Eine eigene Lösung muss her! 3 ThyssenKrupp Steel Europe AG
4 Schematischer Programmablauf Import der Ausgangsdaten Prüfung der Netzdaten von Platine und Bauteil Ermittlung der vorhandenen Randkurve im Bauteil-Netz Q 2 Lineare Abbildung der Soll-Randkurve in das Bauteil-Netz Θ P Überführung der Abbildung in das Platinen-Netz Q 1 U V Η Q 3 Optimierung und Export der neu ermittelten Platinenkontur Ermittlung der Vergleichsdehnung am neu ermittelten Platinenrand 4 ThyssenKrupp Steel Europe AG
5 Optimierung eines Rechtecknapfes Sollhöhe: 30,0mm Ziehergebnis vor Optimierung Ziehergebnis nach einer Iteration Ausgangsplatine ( Knoten) optimierte Platine (neu vernetzt) Ergebnis: +0,61 30mm 0,07 LS-DYNA LS-DYNA 5 ThyssenKrupp Steel Europe AG
6 Benchmark mit kommerzieller Software Rechtecknapf mit Sollhöhe 30mm Einschritt-Löser +4,45 30mm +0,90 Rechenzeit: 3,2min ~ Knoten LS-DYNA ermittelter Platinenzuschnitt Mehrschritt-Löser +5,65 30mm +0,05 Rechenzeit: 1,3min ~ Knoten vorgestellte Methode kommerzieller Einschritt-Löser kommerzieller Mehrschritt-Löser vorgestellte Methode +0,61 30mm 0,07 Rechenzeit: 2,4min ~ Knoten Verwendeter PC: Intel Core 2 Duo 2,4MHz, 4GB RAM 6 ThyssenKrupp Steel Europe AG
7 Vor- und Nachteile der vorgestellten Methode Kurze Berechnungsdauer, da Nutzung der Ergebnisse einer obligatorischen Umformsimulation (keine vollständige, inverse Rechnung notwendig) Hohe Rückführungsqualität im Vergleich zu Einschritt-Verfahren, da Umformhistorie vollständig berücksichtigt wird Breiter Anwendungsbereich für verschiedene Umformverfahren (Tiefziehen, Gleitziehbiegen, Rollprofilieren, etc.), da nur der Ausgangs- und der Endzustand des Blechs betrachtet wird und die Umformhistorie bereits vollständig durch die FEM abgedeckt ist Einsatz auch bei mehrstufigen Prozessen durch mehrmalige Rückführung möglich Ergebnis abhängig von Qualität der vorab durchgeführten Umformsimulation (Prozess, Material, Randbedingungen, Tribologie, etc.) Rückführung des Zuschnitts außerhalb des Ausgangsnetzes möglich, aber mit steigendem Abstand zwangsläufig immer ungenauer Nutzung nur bei verfügbarer Matlab-Lizenz möglich Keine grafische Benutzeroberfläche; Interaktion nur über eine Konsole möglich Ausführlicher Benchmark noch offen 7 ThyssenKrupp Steel Europe AG
8 für den Fall weiterer Nutzer Ausblick Erprobungsphase Erweiterung für geschlossene Profile mit vorgesehenem I-Schweißstoß Umsetzung ausstehend Variable, lokale Glättung der Randkurve ( So viel wie nötig, so wenig wie möglich ) Rückführung von Löchern im Bauteil in die Platinengeometrie Laufzeitoptimierung zur Reduzierung der Berechnungsdauer Darstellung der Hauptdehnungen am Rand des umgeformten Bauteils Kompilierung als Stand-Alone-Version Grafische Benutzeroberfläche 8 ThyssenKrupp Steel Europe AG
9 Haben Sie noch Fragen? 9 ThyssenKrupp Steel Europe AG
10 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 10 ThyssenKrupp Steel Europe AG
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