Simufact.forming Die Simulationslösung für massives Blech

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1 Simufact.forming Die Simulationslösung für massives Blech

2 Simulating Manufacturing Optimierte Umformprozesse höhere Werkzeugstandmengen effiziente Auslastung von Maschinen minimaler Materialabfall und Ausschuss weniger Erprobung ein verkürztes time to market Herausforderungen, denen Sie sicher täglich gegenüberstehen. Unsere Softwarelösung für die virtuelle Prozessentwicklung und optimierung Simufact.forming schafft hier Lösungen. Als Softwarehaus ist es unsere Aufgabe, Ihre Fertigungsprozesse mit Hilfe der besten ver- fügbaren Software zu optimieren, um Sie noch erfolgreicher zu machen. Wir, die Simufact Engineering GmbH, verbinden die virtuelle Welt der Simulation mit der realen Welt der Produktion in der Fertigungslinie. Der Vorteil Ihr Vorteil beim Einsatz der Simufact.forming Produktlinie ist eindeutig: signifikante Produktivitätssteigerung, beträchtliche Verkürzung des time to market, deutliche Kosteneinsparung in der Entwicklung neuer Prozesse sowie in der Optimierung laufender Serienprozesse, denn... Prozesssimulation ist ein Wettbewerbsfaktor!

3 Wenn Blech massiv wird... gelten nicht mehr die Ansätze der klassischen Blechumformsimulation, wie sie z. B. für Karosseriebauteile erfolgreich eingesetzt werden. Allerdings werden Blechstrukturen nicht nur für Fahrzeugkarosserien verwendet. Strukturteile im Fahrzeugbau, komplexe Stanz-Biegeteile im Folgeverbund, Blech- Bauteile mit mehreren Millimetern Materialstärke - solche Komponenten verhalten sich bei genauerem Hinsehen wie Bauteile der Massivumformung. Kriterien hierfür sind enge Ziehradien im Verhältnis zur Blechstärke, signifikante Änderungen der Materialstärke (z.b. Abstreckvorgänge, Prägevorgänge) oder die Steifigkeit einer Blechstruktur. Klassische Ansätze der Blech-Umformsimulation, basierend auf der Schalen- und Membrantheorie, bieten hier keine oder nur unzureichende Lösungen. Ein Kontinuumsansatz, wie er aus der Massiv- umformung bekannt ist, wird hier zwingend erforderlich. Wenn auch stets rechenintensiver als ein vergleichbarer Schalenansatz, so überzeugen doch die Qualität und damit die Brauchbarkeit der Ergebnisse. Insbesondere Rückfederungs-Effekte werden unter Verwendung des Kontinuumsansatzes in einer Präzision abgebildet, wie es in klassischen Schalenmodellen nicht möglich ist. In vielen Prozessen dürfen auch die thermischen Effekte, wie beispielsweise der Temperaturanstieg durch die eingebrachte Umformarbeit, nicht außer Acht gelassen werden. Ein verändertes Biege- und Ziehverhalten aufgrund der temperaturabhängigen Materialfestigkeit ist in der Praxis oft zu beobachten. Bei vielen Blechumformprozessen mit engen Radien und komplexen Formänderungen ist die Werkzeugbelastung oft ähnlich ausgeprägt wie in der Massivumformung. Massives Blech umformen die Lösung Simufact.forming bietet mit seinen Spezialmodulen eine maßgeschneiderte Lösung, um den Kontinuumsansatz für die Blechumformung anzuwenden, seine Nachteile hinsichtlich der Performance jedoch weitestgehend zu eliminieren. Durch gezielte Erweiterungen und Softwareanpassungen wird den Anforderungen der Blechumformsimulation Rechnung getragen. Hierzu zählen spezielle Vernetzungstechnologien für Blechstrukturen, optimierte Elementformulierungen und spezielle Funktionalitäten. Die Simufact Engineering GmbH arbeitet kontinuierlich mit Hilfe seiner Kunden und in der Partnerschaft mit namhaften Instituten an der Weiterentwicklung und Leistungssteigerung von Simufact.forming für die Blechumformsimulation. Die Blechumformsimulation ist keine Insel Die Entwicklung moderner und komplexer Blechstrukturen erfordert ein immer vielschichtigeres Engineering. Die Strukturanalyse mit Hilfe leistungsstarker CAE-Werkzeuge gehört mittlerweile zum Standard-Repertoire innovativer Produktentwicklung. Auch hier bietet Simufact.forming die Lösung. Die Ergebnisse der Umformsimulation, wie z.b. die fertigungsbedingte Kaltverfestigung oder die Eigenspannungen, können in einer Strukturanalyse mit MSC.Marc als Anfangsund Randbedingungen dienen. Die somit durchgängige Simulation garantiert deutlich bessere Ergebnisse in der Bauteilauslegung des finalen Produktes. Darüber hinaus ist Simufact.forming außerdem vollständig kompatibel mit der Simufact eigenen Schweiß-Simulationslösung Simufact. welding, die ebenfalls auf dem Marc-Solver basiert. Eine Schweiß-Simulation kann also auf der Grundlage des virtuell umgeformten Blechbauteils erfolgen. Die Einbeziehung aller Werkzeuge und Lösungen aus dem Hause Simufact ermöglicht eine Simulation Chain und bietet die Voraussetzung für ein innovatives Engineering. Simulating Manufacturing

4 Simulating Manufacturing Über Simufact Engineering Die Simufact Engineering GmbH ist ein international operierendes Softwarehaus mit der Zentrale in Hamburg. Simufact entwickelt Software für den Entwurf und die Optimierung von Fertigungsprozessen in der Metallumformung auf der Grundlage von Prozesssimulation. Die Simufact Produktfamilie im Überblick Simufact.forming basic Simufact.forming ist die Standard-Softwareumgebung für die Simulation von Umformprozessen. Sie erlaubt die Modellierung, Analyse und Visualisierung von Zieh-, Biege-, Präge- und Stanzprozessen. Sie ist einfach zu bedienen und dafür ausgerichtet, den Prozessplaner, Methodenentwickler und Werkzeugkonstrukteur in seiner täglichen Arbeit zu unterstützen. Folgende Vorteile bietet Simufact.forming: einfach zu bedienende Windows-Umgebung Projekt- und Objekt-Bäume, pull-down Menüs, drag and drop, etc., leistungsstarke Solver Technologie basierend auf den führenden CAE Lösungen Marc und Dytran aus dem Hause MSC.Software, Materialformulierung für elastisch-plastisches Materialverhalten unabdingbar für die präzise Vorhersage von Rückfederungs-Effekten und die Analyse der Werkzeugbelastung, voll thermisch-mechanisch gekoppelte Analyse wichtig bei vielen Umformprozessen dicker Bleche mit engen Ziehradien, vordefinierte Maschinenkinematik, Maschinenbibliothek einfach definierbar, beliebige Federn einfach modellierbar um komplexe Werkzeugkonzepte abzubilden, einfache Modellierung von Folgeverbundprozessen, verschiedene Versagenskriterien aus der Massivumformung, die bei dicken Blechen unabdingbar sind, Werkzeugdaten einfach über Standard STL oder IGES Schnittstellen importierbar, optional weitere CAD-Schnittstellen verfügbar (Standardschnittstellen sowie native Schnittstellen), CAD repair und de-featuring für Werkzeugdaten integriert und voll automatisiert, einfache und intuitive Ergebnisanalyse mit Filmen, xy-diagrammen, Schnitten (auch animierte Schnitte) alle relevanten Prozessgrößen können dargestellt und ausgewertet werden: Kraftbedarf, Spannungen, Dehnungen, Temperatur, Werkzeugverschleiß und viele andere, Werkzeugbelastungen können analysiert werden. unterschiedliche, flexible Reibmodellierung möglich,

5 Simufact.forming sheet metal Basierend auf dem Grundmodul bietet Simufact.forming sheet metal Funktionalitäten, um die Simulation von Blech-Umformprozessen noch effizienter und einfacher zu gestalten: das Hexaeder Vernetzungsmodul ermöglicht die sehr effektive und einfache Vernetzung von Blechstrukturen mit hochwertigen Hexaeder-Elementen, die ein Höchstmaß an Ergebnisqualität garantieren. Simufact.forming für die Blechumformung macht auch vor Temperaturen keinen Halt Simufact.forming arbeitet generell als mechanisch-thermisch gekoppeltes System. Dies garantiert sehr realitätsnahe Ergebnisse in der konventionellen Blechumformung mit schnellen Stanz-Biege-Operationen, bei denen der prozessbedingte Temperaturanstieg durchaus einen Einfluss auf die Fertigung haben kann. Besonders wichtig ist diese Technologie jedoch bei der Modellierung in der Warmblech- sogenannte Solid Shell Elements stehen zur Verfügung, diese werden modelliert wie Schalenelemente, verfügen jedoch über Eigenschaften von Volumenelementen, insbesondere über die Möglichkeit des beidseitigen Kontaktes zu Werkzeugen. präzise Auswertung und Visualisierung der Blechdicke sind unabdingbar bei Einzügen mit Blechausdünnung oder Materialverdickungen. Umformung, wie z.b. dem Presshärten und Profilhärten. Simfact.forming bietet hier auf der Grundlage der thermisch gekoppelten Materialmodellierung einschließlich der verfügbaren Gefügesimulation den Schlüssel zur Analyse dieser innovativen Fertigungsprozesse. Diese gewinnen zunehmend in Strukturteilen des Automobilbaues sowie auch in anderen Anwendungen an Bedeutung. Simufact.forming CAD Sparen Sie Zeit durch den Import vollständiger Werkzeugstrukturen und Baugruppen mit vielen Einzelwerkzeugen. Vermeiden Sie die Verwaltung vieler unterschiedlicher Dateien der verschiedenen Einzelwerkzeuge durch den Einsatz von leistungsstarken, nativen CAD Schnittstellen. Diese sind verfügbar für Pro/ Engineer, Catia V4 und V5, CADDS 5, Siemens/ Unigraphics, Inventor, und Solid- Works. In Ergänzung dazu werden standardisierte Import-Formate unterstützt wie STEP, Acis, Parasolid, VDA und DXF/ DWG. Simulating Manufacturing

6 Simulating Manufacturing Simufact.forming im praktischen Einsatz Unsere Kunden sehen drei Säulen der erfolgreichen virtuellen Prozessentwicklung: Machbarkeitsstudie des Umformvorganges Abschätzung von Rissen und Bauteilversagen über Versagenskriterien Ermittlung des genauen Zuschnittes Früher wurde konstruiert wie man annahm, dass es funktionieren könnte. Heute wird mit Hilfe der Simulation jede Biegestation auf ihre Funktion hin untersucht. Früher verwendete man lasergeschnittene Zuschnitte für die ersten Versuche. Heute werden Schneidestationen direkt komplett gefertigt, da der virtuell ermittelte Zuschnitt passt. Früher wurden Rissursachen über unzählige Versuche mühsam ermittelt. Heute sind die Materialbelastung und die Belastungsgrenze durch Simulation im Vorfeld bekannt. Früher wurden Teile mit deutlichen Druckstellen und Blechdickenschwankungen gefertigt sowie mit erheblichem Aufwand überarbeitet. Heute werden Teile in höchster Qualität produziert.

7 Erfahrungen und Erfolge Optimieren Sie Ihre Entwicklungs- und Fertigungsprozesse durch eine Zusammenarbeit mit Simufact und den Einsatz der neuesten Technologie mit Simufact.forming. Stellen Sie auch in Zukunft Ihre Wettbewerbsfähigkeit sicher und profitieren Sie von dem Know-How der Simufact Engineering GmbH. Das Programm Simufact.forming ist ein Werkzeug, welches dem Anwender zum jeweiligen Produktentwicklungsstand ausreichend präzise Prognosen über die Leistungsfähigkeit seiner Auslegung liefert. Der Werkzeugkonstrukteur kann sein Verständnis für Werkzeugbeanspruchungen und deren Einfluss auf die Teilequalität kontinuierlich verbessern. Er benötigt in den meisten Fällen keine aufwändigen und teuren Versuchswerkzeuge mehr, sondern kann anhand der Material- und Werkzeugbeanspruchungen direkt erforderliche Verbesserungen untersuchen und bewerten. Siegfried Peters Leiter Validierung Lehneneinsteller, Keiper GmbH & Co.KG Die Vorteile der Simulation liegen für uns auf der Hand: Wir betreiben Virtual Conditioning, d.h. wir verlagern die Versuche in den Rechner und simulieren sie, anstatt wie früher teure Werkzeugteile modifizieren zu müssen. Erich Köhnert Manager DIE Design, Tyco Electronics AMP GmbH Durch den Einsatz von Simufact.forming ist es uns möglich geworden, unbefriedigenden Werkzeugstandmengen aufgrund der Werkzeugbelastung systematisch auf den Grund zu gehen. Unerklärliche Prozessschwankungen werden erklärbar durch einen detaillierten Blick in die Prozessabläufe. Ganz wichtig ist es für uns auch, dass bei einer Produkt- oder Prozessänderung bereits im Vorfeld negative Einflüsse erkannt werden können. Thomas Baier Leiter Technologieentwicklung Umformtechnik, ZF Sachs AG Simulating Manufacturing

8 simufact engineering gmbh Tempowerkring Hamburg, Germany phone: +49 (0) fax: +49 (0) Bilder in dieser Broschüre mit freundlicher Genehmigung der ZF Sachs AG, LINDE + WIEMANN GmbH KG, BURGER Automation Technology GmbH und ALLGAIER AUTOMOTIVE GmbH. MSC.SuperForm, MSC.SuperForge, MSC.Dytran und MSC.Marc sind eingetragene Warenzeichen von MSC.Software.