Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Dehnungsabhängige Elastizitätsmodule und weitere bestimmende Faktoren auf die Rückfederung bei der Blechumformung

Ein zentrales Thema der Werkzeugauslegung in der Blechumformung stellt nach wie vor die Kompensation des Rücksprungs dar. Die Rückfederung eines Blechteils nach einer Umformung erweist sich als komplexes Ereignis, das von mehreren Einflussfaktoren abhängt. Hierbei spielen die lokalen elastischen Materialeigenschaften vor und nach der Umformung eine wesentliche Rolle. Deren exakte experimentelle Bestimmung stellt eine große Herausforderung dar. Die gängigste Methode ist die Bestimmung des E-Moduls im Zugversuch, welche jedoch, wie in der zugehörigen DIN EN ISO 6892-1:2009 erwähnt, zu ungenau ist.

Projektziel ist die präzise und zuverlässige Bestimmung des E- Moduls für typische Blechwerkstoffe unter Berücksichtigung seiner Einflussgrößen und die Bereitstellung von Modellen für präzise Simulation der Rückfederung. Weitere Einflussgrößen auf das Rücksprungverhalten finden bei der Berechnung Berücksichtigung und werden auf dem neusten Stand der Technik modelliert. Die erzielten experimentellen Ergebnisse zum E-Modul werden an Hand von Realteilversuchen und den entsprechenden Simulationen des Rücksprungverhaltens validiert.

Dieses Forschungsvorhaben ist für alle Unternehmen, insbesondere für KMU von Bedeutung, welche auf den Gebieten der Entwicklung und Fertigung von Blechteilen tätig sind. Die zuverlässige Vorhersage des Rücksprungs zählt im Werkzeugbau zu den grundlegendsten Voraussetzungen für die Verkürzung von Durchlauf- und Entwicklungszeiten. Die vorgesehenen Untersuchungen sind auch für Entwickler von Simulationssoftware von Interesse, indem Anregungen zur gezielten Weiterentwicklung von bestehenden Materialroutinen zur Abbildung relevanter Zusammenhänge abgeleitet

werden. Das verbesserte Prozessverständnis hinsichtlich der Einflüsse auf die Rückfederung einerseits und die Perspektive einer noch zuverlässigeren Berechnung der Rückfederung schafft für die KMU erkennbares Innovationspotenzial und trägt damit zur Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit bei.

Ergebniszusammenfassung:

Für die experimentelle Bestimmung des elastischen Anstiegs wurden drei Methoden der Dehnungsmessung untersucht. Die Kraftmessung erfolge für alle drei Verfahren gleich mittels einer in der Prüfmaschine integrierten Kraftmessdose. Alle drei Arten der Dehnungsmessung, taktil mittels Feindehnungsaufnehmer, optisch sowie elektrisch mittels Widerstandsmessung (DMS), eignen sich sehr gut für eine Bestimmung des elastischen Anstiegs. Generell wird angeraten bei der Durchführung und Auswertung der Versuche den Empfehlungen der DIN EN ISO 6892-1:2017 Teil G zu folgen. Der Einfluss des elastischen Anstiegs und seiner Dehnungsabhängigkeit muss unter Berücksichtigung der jeweiligen Werkstoffklasse erfolgen. Um verlässliche Resultate in der Simulation des Rücksprungs zu erhalten, ist es notwendig den Einfluss der Reibung sowie der isotrop-kinematischen Verfestigung bei der Beschreibung des Materialverhaltens adäquat und werkstoffabhängig zu berücksichtigen.

Unternehmen, welche sich mit der Qualitätssicherung, Materialprüfung und Messtechnik beschäftigen, sind dadurch in die Lage versetzt ihre Messroutinen und Technik weiter zu qualifizieren und exakte Kennwerte und Messdaten anzubieten. Die Projektergebnisse dienen auch zur Effizienzsteigerung bei numerisch-simulativen Berechnungen entlang der gesamten Prozesskette „Umformen“.