Der Beitrag von AutoForm Engineering zur Numisheet 2022, die vom 10. bis 14. Juli in Toronto, Ontario, Kanada, stattfand, war ein Erfolg. Auf der Konferenz nahm AutoForm an der ersten Benchmark-Studie zur Vorhersage der Rückfederung eines gekrümmten Bauteils (Twist Die Panel) teil, die von Auto/Steel Partnership (A/SP) durchgeführt wurde. Die dabei erzielten, hervorragenden Ergebnisse zeigen, dass die AutoForm-Software unter den untersuchten Softwaresystemen die führende Position einnimmt. Die Software zeichnet sich durch Schnelligkeit, Genauigkeit und Konstanz der Ergebnisse aus, sowohl bei der Anwendung durch AutoForm-Mitarbeiter als auch durch AutoForm-Kunden.
Das Ziel der Benchmark-Studie war es, die Rückfederung des Bauteils unter zwei unterschiedlichen Prozessbedingungen vorherzusagen. Im ersten Fall wurde der Materialfluss durch die Blechhalterkraft gesteuert. Im zweiten Fall wurde eine besondere Form der Ziehsicke (Stake Bead) zur Steuerung des Materialflusses eingesetzt. Der Stake Bead wirkt wie ein sehr kleiner Ziehstempel. Der Kontakt zwischen dem Stake Bead und der Platine tritt erst während der letzten Millimeter des Stempelhubs ein. Ab diesem Zeitpunkt ist der Materialfluss unter dem Blechhalter gestoppt. In diesen letzten Momenten des Umformvorgangs wandelt sich der Prozess von einem Tiefziehvorgang zu einem Abstreckvorgang.
Zusätzlich zu der Herausforderung, die Rückfederung in zwei sehr unterschiedlichen Prozesszuständen vorherzusagen, umfasste die Benchmark-Studie verschiedene Materialien: Aluminiumlegierungen der Serien DP 980 und 6000 mit Dicken von 1,5 und 1,4 mm. Der Ziehspalt wurde auf 1,6 mm festgelegt, was größer ist als die Blechdicken der beiden in dieser Studie verwendeten Materialien.
Twist Die Panel mit und ohne Stake Bead und die entsprechende Rückfederung
Das Werkzeug für diese Benchmark-Studie wurde von Auto/Steel Partnership zur Verfügung gestellt und wird aufgrund der Neigung des Bauteils, sich während der Rückfederung zu verkrümmen, Twist Die genannt. Zusätzlich zur Verkrümmung können sich die Bleche auch an den Seitenwänden wölben. Diese beiden Probleme sind die am schwierigsten zu kontrollierenden und zu kompensierenden Arten der Rückfederung im Werkzeugbau. Daher ist Twist Die ein hervorragendes Werkzeug für die Rückfederungsanalyse.
Die von Auto/Steel Partnership bereitgestellten Werkzeuge
Die Teilnehmer mussten die Koordinaten (X,Y,Z) der Simulationsergebnisse in fünf definierten, auf der Platine verteilten Abschnitten vor und nach der Rückfederung an 19 vordefinierten Referenzpunkten mit der Bezeichnung P0 bis P18 angeben.
Messabschnitte und Messpunkte für die Rückfederung
Fünf Teilnehmer mit vier Software-Codes nahmen an dieser Benchmark-Studie teil. Die verwendeten Software-Codes waren LS-DYNA (Teilnehmer 1), Inspire Form (Teilnehmer 2), AutoForm Forming R10 (Teilnehmer 3 und 4) und Stampack (Teilnehmer 5). Nur Teilnehmer 5 (Stampack) führte die Simulation mit Volumenelementen durch, während alle anderen Software-Codes Schalenelemente verwendeten. Alle Teilnehmer präsentierten ihre Berechnungszeiten sowie die Ergebnisse mit und ohne Stake Beads sowie für beide Materialien, DP 980 und 6000er Aluminiumlegierung. Der Beitrag von AutoForm, eingereicht von Dr. Bart Carleer, Dr. Kidambi Kannan, Theron Short und Dr. Igor Burchitz, wird im Folgenden vorgestellt (Teilnehmer 4).
Benchmark-Teilnehmer
Berechnungszeit
AutoForm Forming R10 erzielte die besten Ergebnisse bei der Berechnungszeit. Sowohl AutoForm als auch der Kunde von AutoForm erreichten die gleiche Berechnungszeit, die 11-mal schneller war als die von LS-DYNA, 20-mal schneller als die von Inspire Form und sogar 137-mal schneller als die von Stampack, dem einzigen Teilnehmer, der Volumenelemente verwendet.
Experimentelle vs. vorhergesagte Ergebnisse
Die Genauigkeit der AutoForm-Ergebnisse, die in dieser Benchmark-Studie vorgestellt wurden, unterstreicht eindeutig die führende Position, die AutoForm in diesem Bereich einnimmt. Die nachstehenden Abbildungen zeigen die experimentellen gegenüber den prognostizierten Ergebnissen aller Teilnehmer in fünf ausgewählten Querschnitten. Die Ergebnisse werden für alle definierten Fälle, mit und ohne Stake Beads, und für beide Werkstoffe, DP 980 und 6000er Aluminiumlegierung, dargestellt.
Der Beitrag von AutoForm wird unter Nummer 4 und der Beitrag des Kunden von AutoForm unter Nummer 3 dargestellt. In beiden Fällen sind die Ergebnisse in jedem Querschnitt den experimentellen Ergebnissen durchweg sehr ähnlich oder stimmen sogar genau mit ihnen überein. Für viele Referenzpunkte entlang der ausgewählten Querschnitte weichen die Ergebnisse anderer Teilnehmer stark von den experimentellen Ergebnissen ab und kommen nicht annähernd an die Genauigkeit der AutoForm-Ergebnisse heran. Die hervorragenden Ergebnisse und die hohe Konsistenz, die in dieser Benchmark-Studie erzielt wurden, sind auf die einfache Handhabung der AutoForm-Software und die effektive Benutzerführung zurückzuführen. In allen im Folgenden vorgestellten Fällen erhielt AutoForm hervorragende Bewertungen.
DP 980 mit Stake Bead
DP 980 ohne Stake Bead
AA 6xxx-T4 mit Stake Bead
AA 6xxx-T4 ohne Stake Bead
Durchschnittlicher Krümmungsfehler des Querschnitts
Ein objektiveres Maß für den Vergleich der Ergebnisse ist die Quantifizierung der Krümmung der Seitenwand. In den nachstehenden Diagrammen wird die Abweichung der Simulationsergebnisse von den Versuchsergebnissen als Querschnittskrümmungsfehler dargestellt. Je kleiner der Fehler auf der vertikalen Achse ist, desto näher liegt die Simulation an den experimentellen Ergebnissen.
Vergleich von Krümmungsprognose und Messung
Vergleich der durchschnittlichen Krümmungsfehler im Querschnitt
Die verwendeten Softwarecodes waren LS-DYNA (Teilnehmer 1), Inspire Form (Teilnehmer 2), AutoForm Forming R10 (Teilnehmer 3 und 4) und Stampack (Teilnehmer 5). Das Numisheet-Benchmark-Komitee bewertete die Ergebnisse wie folgt:
Auf der Konferenz Numisheet hat AutoForm einmal mehr bewiesen, dass die AutoForm-Software die Anwender in die Lage versetzt, den gesamten Umformprozess schnell, genau und zuverlässig zu simulieren. Die Software zeichnet sich aus durch:
Die führende Position der AutoForm-Software unter den verwendeten Softwareprogrammen wurde durch die hervorragenden Ergebnisse in dieser Benchmark-Studie bestätigt. Die sowohl von AutoForm als auch von dem Kunden von AutoForm erzielten Ergebnisse belegen die außergewöhnliche Geschwindigkeit, Genauigkeit und Konsistenz der Software. Wir freuen uns, dass unser Fachwissen und unsere Spitzentechnologie auf einer so renommierten Konferenz wie Numisheet so hoch bewertet und als die besten anerkannt wurden.