Der Einsatz leistungsfähiger Simulationssoftware in der Automobilindustrie hat die Planungsgenauigkeit erhöht und die Durchlaufzeit vom “Design Freeze“ bis zum “Start of Production“ erheblich verkürzt.
Innerhalb des Fahrzeugentwicklungsprozesses beansprucht die Optimierung der Oberflächenqualität von Karosserieteilen einen großen Zeitraum. Dies gilt besonders für die Vermeidung von Einfallstellen. Einfallstellen sind unerwünschte Veränderungen der Flächenkrümmung. Dabei handelt es sich um isolierte Bereiche, in denen die tatsächliche Bauteilgeometrie von der Zielgeometrie abweicht.
In der Tryout-Phase erfolgt die Erkennung und Messung von Einfallstellen in der Regel durch das sogenannte Stoning oder durch optische Messung. Erfahrene Werkzeugbauexperten legen anschließend die erforderlichen Werkzeugkorrekturen fest, um diese Einfallstellen zu vermeiden. Für gewöhnlich bedeutet dies eine aufwändige Fräsbearbeitung des Werkzeugs. Der Erfolg dieser Maßnahmen zeigt sich erst nach ihrer Anwendung. Daher sind im Allgemeinen mehrere Optimierungsschleifen erforderlich, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen. Diese Korrekturschleifen sind zeitaufwändig, teuer und schwer planbar. Die Fahrzeughersteller müssen daher großzügige Zeitkorridore zur Durchführung der Maßnahmen in ihre Planung aufnehmen. Dies gilt vor allem für Volumenhersteller, bei denen kleine Abweichungen in der Planung und Fertigung sehr große Auswirkungen haben und Hersteller, die einen besonders hohen Anspruch an die Oberflächenqualität ihrer Fahrzeuge stellen.
Um Zeit- und Kosteneinsparungen zu erzielen und die Genauigkeit des Planungsprozesses zu verbessern, muss die Vermeidung von Oberflächenfehlern aus der Tryout-Phase in die Phase der digitalen Absicherung vorgezogen werden. AutoForm hat die Fragestellung der Ermittlung und Messung von Einfallstellen mit Hilfe der Simulation intensiv untersucht. Dabei wurden auch die Mechanismen, die das Auftreten von Einfallstellen verursachen, untersucht. Basierend auf diesen Untersuchungen wurden sinnvolle Simulationsvariablen für Oberflächenfehler entwickelt und eine Vorgehensweise (Workflow) zur virtuellen Ermittlung und Vermeidung von Einfallstellen definiert.
In den vergangenen Jahren hat AutoForm den Workflow zur Erkennung und Vermeidung von Oberflächenfehlern kontinuierlich verbessert. Er besteht aus den folgenden Schritten:
Die Analyse von Einfallstellen erfordert eine hohe Simulationsgenauigkeit und eine vollständige Prozessdefinition. Die Werkzeugoperationen müssen dem realen Prozess entsprechend definiert werden, einschließlich des Einlegens der Platine und des Schließens des Werkzeugs. Weiterhin müssen die betreffenden Werkzeuge skaliert werden, um unerwünschte plastische Deformationen beim Schließen zu vermeiden.
Der zweite Schritt ist die Sicherstellung der Bauteilmachbarkeit und -qualität gemäß den “Class A“ Oberflächenanforderungen. Insbesondere das Fließen des Materials über Biegeradien hinweg muss sorgfältig geprüft werden.
Im nächsten Schritt wird eine Analyse der Referenzgeometrie durchgeführt. Dies stellt sicher, dass der Methodenplaner ein ausreichendes Verständnis der Anforderungen des Bauteilkonstrukteurs an die Krümmungen des Bauteils hat.
Durch den Vergleich der vorliegenden Simulationsergebnisse mit der Zielgeometrie des Bauteils werden Krümmungsabweichungen erkannt. Zur Durchführung des Vergleichs bietet AutoForm-Variablen für die direkte Krümmungsanalyse an, z. B. das 3-Punkt-Gauging. Weitere Detailinformationen über das Ausmaß der Einfallstellen stehen durch die Anwendung fortgeschrittener Auswertmethoden zur Verfügung, z. B. das “Stoning“ von Einfallstellen.
Basierend auf den festgestellten Oberflächenfehlern kann der Methodenplaner nun festlegen, wie der Umformprozess angepasst werden muss, um die Zielgeometrie zu erreichen. Diese Maßnahmen müssen in das Simulationssetup eingefügt werden.
Der letzte Schritt ist die Durchführung der Simulation, um zu überprüfen, ob die angewendeten Maßnahmen die gewünschte Wirkung zeigen.
Der hier beschriebene Workflow zur Erkennung, Bewertung und Vermeidung von Einfallstellen verschiebt den Prozess vom Tryout in der Werkstatt in die Phase der Digitalen Absicherung. Damit können erhebliche Vorteile durch eine kürzere Durchlaufzeit und die Vermeidung von Kosten für eine Werkzeugnachbearbeitung erzielt werden. Außerdem wird die Planbarkeit des gesamten Werkzeug-Engineering- und Anfertigungsprozesses wesentlich verbessert.