Bei der Umformsimulation wird die Umformung eines Blechs mit Hilfe von spezieller Software am Computer simuliert. Die Simulation ermöglicht es, Fehler und Probleme bei der Umformung, wie zum Beispiel Falten oder Reißer im Bauteil, bereits frühzeitig am Computer zu erkennen. So müssen keine realen Werkzeuge für einen Praxistest gefertigt werden. In der Automobilindustrie hat sich die Umformsimulation etabliert, sodass die Fertigung jedes Blechteils damit entwickelt und optimiert wird.
Um den Umformvorgang abbilden zu können, muss ein Modell des realen Prozesses existieren. Dies wird mit der Methode der finiten Elemente anhand impliziter oder expliziter inkrementeller Verfahren in der Software berechnet. Die Parameter des Modells müssen möglichst exakt die Realität beschreiben, damit das Simulationsergebnis der Realität entspricht.
Typische Parameter für die Umformsimulation sind zum Beispiel Bauteil- und Werkzeuggeometrie, Materialeigenschaften, Pressenkräfte und Reibung. Die Simulation berechnet Spannungen und Dehnungen während der Umformung. Zudem lassen sich Fehler und Probleme (z. B. Falten oder Reißer) sowie Ergebnisse (z. B. Festigkeit und Materialausdünnung) durch die Simulation erkennen. Auch die Rückfederung, das elastische Verhalten des Werkstoffs nach der Umformung, kann im Vorfeld vorhergesagt werden. Die Umformsimulation ermöglicht auch, den Einfluss der Prozessschwankungen auf die maximale Robustheit der Umformung zu berücksichtigen.
Umformsimulationen werden in der gesamten Prozesskette der Blechumformung eingesetzt. Die Simulation erlaubt dem Bauteilekonstrukteur bereits während der Konstruktion, die Umformbarkeit eines Blechteils abzuschätzen und so ein einfacher herstellbares Bauteil zu konstruieren. Der Methodenplaner kann schon während der Planungsphase seinen Prozess beurteilen und mit der Simulation verschiedener Varianten so weit optimieren, dass die anschließende Einarbeitungsphase der Werkzeuge entscheidend reduziert werden kann. Schließlich kann die Simulation bei der Einarbeitung der Werkzeuge hilfreiche Hinweise liefern, wie ein bestehendes, noch nicht funktionstüchtiges Werkzeug abgeändert werden muss. Auch wird ersichtlich wie die Prozessparameter eingestellt werden müssen, um ein optimales Ziehergebnis zu gewährleisten.
Die Umformsimulation ermöglicht die schnelle Überprüfung von mehreren alternativen Konzepten zu Qualitäts- und Kostenverbesserungen. Dies bewirkt immense Kosten- und Zeiteinsparungen. Weiterhin verbessert sich die Zuverlässigkeit in der Entwicklung und Planung durch die Umformsimulierung. Sie reduziert die Anzahl der Werkzeugerprobungen und verkürzt Tryout-Zeiten. Der Einsatz der Umformsimulation führt zu höchster Qualität bei der Bauteil- und Werkzeugkonstruktion sowie zu maximaler Verlässlichkeit in der Fertigung.
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Dr. Markus Thomma zu Simulationssoftware in der Blechumformtechnik
Software für die Simulation von Umformprozessen