ANWENDUNG DER SIMULATION IN DER TECHNOLOGIE UMFORMEN.

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1 LS-DYNA Forum Oktober 2011 ANWENDUNG DER SIMULATION IN DER TECHNOLOGIE UMFORMEN. AUTOREN: DR. M. FLEISCHER, T. PANICO, DR. J. MEINHARDT, A. LIPP

2 GLIEDERUNG. Einleitung. Anforderungen an die Umformtechnik und den Werkzeugbau. Stand Stand Heute. Schnittstellen, Standardisierung und Benutzeroberfläche. Zusammenfassung und Ausblick. Seite 2

3 GLIEDERUNG. Einleitung. Anforderungen an die Umformtechnik und den Werkzeugbau. Stand Stand Heute. Schnittstellen, Standardisierung und Benutzeroberfläche. Zusammenfassung und Ausblick. Seite 3

4 EINLEITUNG. WERKZEUGBAUTEN IM BMW GROUP PRODUKTIONSNETZWERK. Eisenach - Werkzeugbau: Prozessgestaltung Konstruktion Werkzeuge Fertigung Werkzeuge Eisenach Dingolfing - Werkzeugbau: Prozessgestaltung Konstruktion Werkzeuge Fertigung Werkzeuge Serienbetreuung Dingolfing München München - Werkzeugbau: Konstruktion Werkzeuge Fertigung Werkzeuge München - FIZ-Verbund: Methodenkonzept Entwicklung Werkzeuge Konstruktion Werkzeuge Prozessabsicherung Seite 4

5 EINLEITUNG. VOM DESIGN ZU WERKZEUG UND PRESSE. Seite 5

6 GLIEDERUNG. Einleitung. Anforderungen an die Umformtechnik und den Werkzeugbau. Stand Stand Heute. Schnittstellen, Standardisierung und Benutzeroberfläche. Zusammenfassung und Ausblick. Seite 6

7 ANFORDERUNGEN AN DIE UMFORMTECHNIK UND DEN WERKZEUGBAU. EINSATZFELDER DER SIMULATION. Produktion Konzept Werkzeugproduktion Materialfluss FEM-Simulation Machbarkeit Entwurf des Herstellungsprozesses Werkzeugkonstruktion Wirkflächen Seite 7

8 ANFORDERUNGEN AN DIE UMFORMTECHNIK UND DEN WERKZEUGBAU. EINSATZFELDER UMFORMSIMULATION. Prozesskette Design Außenhaut Bauteilkonstruktion Methodenkonstruktion Werkzeugkonstruktion Werkzeugfertigung u. Erprobung Fertigung Pressteile Bereiche Methodenkonzepte Herstellbarkeit Platinenermittlung Aufsprungbewertung Werkzeugbau Herstellbarkeit Platinenermittlung Aufsprungbewertung Aufsprungkompensation Prozessoptimierung Serienfertigung Änderungsbetreuung Simulation Blechumformung Seite 8

9 ANFORDERUNGEN AN DIE UMFORMTECHNIK UND DEN WERKZEUGBAU. EINSATZFELDER UMFORMSIMULATION. Prozesskette Design Außenhaut Bauteilkonstruktion Methodenkonstruktion Werkzeugkonstruktion Werkzeugfertigung u. Erprobung Fertigung Pressteile Methodenkonstruktion Kernprozess: Findung Werkzeugwirkflächen im CAD Unterstützungsprozess: Simulation Blechumformung Seite 9

10 GLIEDERUNG. Einleitung. Anforderungen an die Umformtechnik und den Werkzeugbau. Stand Stand Heute. Schnittstellen, Standardisierung und Benutzeroberfläche. Zusammenfassung und Ausblick. Seite 10

11 STAND ZIELE. Überführung des Experten-Prozesses der Simulation Blechumformung mit dem Solver LS-DYNA in einen Standard-Prozess für eine allgemeine Anwendung. Einfache Erstellung der Simulationseingabedateien für das erste Ziehen (OP1). Erschließung von Nicht-Simulationsspezialisten als Anwender der Umformsimulation mit LS-DYNA durch eine einfache Benutzeroberfläche. So einfach wie möglich, so komplex wie nötig. Seite 11

12 STAND AUFGABEN UND HERAUSFORDERUNGEN. Trennung und Standardisierung von Numerik- und Prozess-Abbildung. Geometrieprozess (Ziehanlagenkonstruktion) Graphische Benutzeroberfläche (GUI). Umform- simulation Prozessgrößen Numerische Parameter Materialmodell Seite 12

13 STAND ERSCHLIESSUNG DER METHODENKONSTRUKTEURE ALS SIMULATIONSANWENDER. Berechnung des ersten Ziehens (OP1) mit LS-DYNA als Solver. Simulationsmodell Längsträger OP1 mit Realsicken. Vereinheitlichte Auswertung der Umformsimulation mit LS-PrePost-Makros. Automatisierte Folgeprozesse. Rückfederungsberechnung. Aufsprungkompensation. Seite 13

14 GLIEDERUNG. Einleitung. Anforderungen an die Umformtechnik und den Werkzeugbau. Stand Stand Heute. Schnittstellen, Standardisierung und Benutzeroberfläche. Zusammenfassung und Ausblick. Seite 14

15 STAND HEUTE. ABBILDUNG NEUER PROZESSE IN DER OBERFLÄCHE FÜR METHODENKONSTRUKTEURE. Berechnung aller Operationen über graphische Benutzer-Oberfläche. BMW 1er - Seitenrahmen. OP1 - Ziehen OP2 - Beschnitt OP3 - Nachformen OP4 - Nachformen Seite 15

16 STAND HEUTE. ABBILDUNG NEUER PROZESSE IN DER OBERFLÄCHE FÜR METHODENKONSTRUKTEURE. Automatisierte Berechnung der auftretenden Kräfte. Kraftentwicklung. Seite 16

17 STAND HEUTE. ABBILDUNG NEUER PROZESSE IN DER OBERFLÄCHE FÜR METHODENKONSTRUKTEURE. Berechnung der Rückfederung als Standardprozess über alle Operationen inklusive Auswertung und Ableitung einer Kompensationsvorschrift. BMW 5er Heckklappe Innenblech. Seite 17

18 STAND HEUTE. ABBILDUNG NEUER PROZESSE IN DER OBERFLÄCHE FÜR METHODENKONSTRUKTEURE. Kaltumformung und Prozessabbildung sowie Simulation des Presshärtens. BMW 5er Verstärkung B-Säule - PHS. Startzeit ca. 800 C BMW 5er Verstärkung B-Säule - Umformung. Ausgangsplatine Ziehprozess Beschneiden Abstellen Nachformen Zeitpunkt 1 ca. 500 C ca. 310 C ca. 310 C Seite 18

19 STAND HEUTE. ABBILDUNG NEUER PROZESSE IN DER OBERFLÄCHE FÜR METHODENKONSTRUKTEURE. Voll automatisierte Berichtserstellung. Seite 19

20 GLIEDERUNG. Einleitung. Anforderungen an die Umformtechnik und den Werkzeugbau. Stand Stand Heute. Schnittstellen, Standardisierung und Benutzeroberfläche. Zusammenfassung und Ausblick. Seite 20

21 SCHNITTSTELLEN, STANDARDISIERUNG UND BENUTZEROBERFLÄCHE. WEITERE ENTWICKLUNG SEIT Neutrale und solverunabhängige Beschreibung des Umformprozesses. Standardisierte und exakt definierte Schnittstellen. Standardisierte Prozesstemplates durch Modularisierung. Geometrie. Material. Prozessparameter + Numerik. Einfache Benutzeroberfläche. Seite 21

22 SCHNITTSTELLEN, STANDARDISIERUNG UND BENUTZEROBERFLÄCHE. BAUKASTEN -SYSTEM. Anwender / User Anwender-Oberflächen (GUI) Einfache GUI LS-PrePost Prozessbaustein- Ebene Zukauf-Ebene (Kommerzielle Produkte) Solver Vernetzer Prozessbaustein- Ebene PDM-Systeme (Beispiel-Systeme) CAD-PDM CAE / Cluster SAP Seite 22

23 SCHNITTSTELLEN, STANDARDISIERUNG UND BENUTZEROBERFLÄCHE. SCHNITTSTELLEN UND META-FORMAT. Neutrale und solverunabhängige Beschreibung im Meta-Format. Trennung und Standardisierung von Numerik- und Prozess-Abbildung. Graphische Benutzeroberfläche (GUI). Graphische Benutzeroberfläche (GUI) Steuersignale und Statusinformationen. Datei in Meta-Format (OFPL*) Übersetzer Prozessgrößen Eingabedateien für Solver Werkzeuggeometrien * Kooperation GNS / BMW Group. Materialdaten Umformsimulation Seite 23

24 GLIEDERUNG. Einleitung. Anforderungen an die Umformtechnik und den Werkzeugbau. Stand Stand Heute. Schnittstellen, Standardisierung und Benutzeroberfläche. Zusammenfassung und Ausblick. Seite 24

25 ZUSAMMENFASSUNG. Konsequente Fortführung der Standardisierung sowohl bei Prozess, Solver und Benutzeroberfläche ermöglicht einen breiten Einsatz der Lösung. Die enge Zusammenarbeit zwischen Benutzer und Entwickler ermöglichte eine schnelle und anwendungsorientierte Weiterentwicklung. Seite 25

26 AUSBLICK. Prozessbeschreibende Meta-Sprache als Standard für die Industrie wird notwendig. Zwischen GUI und Simulationssoftware nimmt eine frei verfügbare und standardisierte sowie solverunabhängige Schnittstelle eine zentrale Rolle ein. Eine allgemein verfügbare und frei konfigurierbare graphische Benutzeroberfläche zum Umformprozessaufbau. Basiert auf der Meta-Sprache (OFPL*). Ermöglicht einen breiten Einsatz und bietet Möglichkeiten zur kontinuierlichen Weiterentwicklung. * Kooperation GNS / BMW Group. Seite 26

27 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT. Seite 27