Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Erweiterte FE Simulation für die Vorhersage der Formgebungsmöglichkeiten beim Profilwalzen

Die Entwicklung hin zu immer kürzeren Produktlebenszyklen, bei steigender Bauteilkomplexität, verstärkt im Bereich der Verbindungselemente die Notwendigkeit einer schlanken, digitalen Prozessauslegung. Die Transformation der bis dato stark empirisch, iterativ geprägten Prozessauslegung zu einer erkenntnisbasierten und FEM gestützten Prozessauslegung, scheint vor diesem Hintergrund längst überfällig. Für einen zukünftigen effektiven Einsatz der FEM in Auslegungsprozessen, muss diese eine Vorhersage typischer Walzfehler leisten können. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wird die Abbildung eines der häufigsten Walzfehler – die Innenrissbildung – mittels FEM untersucht. Um Rissbildung mittels FEM vorherzusagen, bedarf es zunächst einer Schadensfunktion, deren Parameter in der Regel durch Labortests berechnet werden müssen. In diesem Projekt wird ein Test entwickelt, der es ermöglicht, diese Parameter zukünftig ohne kostenintensive Labortests auf branchenüblichen Walzmaschinen für verschiedene Materialien zu ermitteln. Die im Projekt angestrebten Forschungsergebnisse sind vor allem für KMUs nützlich, da sie die Hürde für die zukünftige Nutzung von FEM Simulationen im Bereich des Profilwalzens erheblich senken, indem zukünftig keine kostenintensiven Zug-Druck Prüfmaschinen benötigt werden. Nach Entwicklung, Konstruktion und Fertigung des Tests, wird dieser im industriellen Umfeld zur Ermittlung der Parameter eingesetzt. Die daraus abgeleiteten Parameter werden für eine umfassende Simulationsstudie mit voraussichtlich ca. 300 Simulationen genutzt. Im Rahmen dessen werden die Geometrieparameter des Nutwalzens, wie z.B. die Einwalztiefe oder die Nutbreite variiert und so die Grenzen der Innenrissbildung simulativ ermittelt. Anschließende Nutwalzversuche mit metallographischen Rissuntersuchungen erlauben den Vergleich der simulativ vorhergesagten Prozessgrenzen mit der experimentell ermittelten Prozessgrenze und ermöglichen eine weitere Optimierung der Schädigungsparameter.