Teilprojekt 2

Numerische Simulation

Das zweite Teilprojekt befasst sich mit der numerischen Simulation und Untersuchung der Fertigungsprozesse Spaltprofilieren und Spaltprofilbiegen. Abschließend fließen die gewonnenen Erkenntnisse in ein Planungstool zur endgeometriebasierten Prozessauslegung für beide Umformverfahren ein.

Im Vergleich zu den konventionellen Spaltprofiliergerüsten steht bei der automatisierten Spaltprofilieranlage die geänderte Werkzeuggestaltung im Fokus. Insbesondere ist an dieser Stelle der nicht abgestützte Stegbereich hervorzuheben. Aufgrund dessen kann es zum Knicken des Profils im Steg kommen. Durch eine korrekte Prozessauslegung kann das Stegknicken verhindert werden. Daher wird einerseits ein Prozessfenster in Abhängigkeit der relevanten Einflussfaktoren erstellt und anderseits wird eine analytische Modellierung der Knickmechanismen durchgeführt, um dem Stegknicken bei der Prozessauslegung vorzubeugen.

Numerische Abbildung des Spaltprofilierens

Das Spaltprofilbiegen nimmt im Gegensatz zu nachgelagerten Umformverfahren eine Sonderrolle ein. Mit dem Spaltprofilbiegen werden die beiden Umformverfahren Spaltprofilieren und Hochkantbiegen kombiniert. Dabei beeinflusst der hydrostatische Druckspannungszustand des Spaltprofilierens den Biegeprozess maßgeblich, da sich beide Umformzonen überlagern. Ziel hierbei ist die Plastifizierung so einzustellen, dass reproduzierbare Freiformkonturen gebogen werden können.

Im Vergleich zum Spaltprofilieren liegt beim Spaltprofilbiegen eine geringere Verfahrensdurchdringung vor. Aus diesem Grund wird das Vorabbiegegerüst aus Teilprojekt TP4 „Entwicklung Werkzeugsystem Spaltprofilbiegen“ zur Validierung des numerischen Modells für das Spaltprofilbiegen von S-Konturen verwendet.

Des Weiteren wird parallel zu dem Teilprojekt TP3 „Entwicklung Werkzeugsystem Spaltprofilieren“ die Entwicklung begleitet, indem das automatisierte Spaltprofiliergerüst numerisch modelliert wird. Durch den entstandenen digitalen Zwilling der Anlage ist es möglich das elastische Verhalten des Gerüstes zu untersuchen, um diese Daten in die spätere Prozessauslegung mit einfließen zu lassen. Des Weiteren wird in diesem Teilarbeitspaket TP 2.2 „Numerische Modellierung des Werkzeugkonzeptes Spaltprofilieren“ das Werkzeugsystem weiterentwickelt.

Im Hinblick auf die angestrebte industrielle Anwendung des Spaltprofilierens und Spaltprofilbiegens wird ein Tool zur schnellen Prozessplanung (kurz Planungstool) entwickelt. Es ermöglicht anhand der gewünschten Profilendgeometrie die optimale Umformstrategie und die Profilgeometrie in allen Zwischenstadien zu bestimmen. Dieses Tool baut überwiegend auf dem validierten numerischen sowie analytischen Modellen auf und beinhaltet eine direkte Schnittstelle zur Anlagensteuerung.