Forschungsberichte

Beurteilung des optischen Erscheinungsbildes von Ziehteilen mit Hilfe numerischer Verfahren

Christoph Hartung

142 Seiten 89 Abbildungen Hieronymus Buchreproduktions GmbH, München, 2001 ISBN 3-89791-215-5

Die heutigen Aussagen im Hinblick auf die zu erwartende Oberflächenqualität von Außenhautbauteilen stützen sich hauptsächlich auf die Betrachtung der minimal auftretenden plastischen Dehnungen bzw. lokaler Dehnungsverteilungen. Der qualitative Einfluß dieser und weiterer Zustandsgrößen und deren Gradienten sowie von Materialeigenschaften und Prozeßrandbedingungen auf das optische Erscheinungsbild ist weitgehend unbekannt. Das liegt auch daran, daß sich die flächenhafte Bestimmung von Zustandsgrößen, wie Spannungen und Dehnungen, bei realen Ziehteilen problematisch gestaltet. Da diese Größen jedoch bauteil- und prozeßabhängig sind und sich auch unterschiedlich auswirken, müssen Kriterien entwickelt werden, die eine zuverlässige Beurteilung der Oberflächenqualität von Außenhautbauteilen bereits am virtuellen Modell erlauben.

Diese Forschungsarbeit erarbeitet die bislang fehlende systematische Ableitung der adäquaten Kriterien für die Formulierung der erforderlichen Modellierungsmethodik und die Ergebnisbewertung für die Berechnungsmodelle.

Zur systematischen Ursachenanalyse bei Oberflächenfehlern bedarf es im ersten Schritt eines Vergleichs der berechneten und der real auftretenden Zustandsgrößen. Dazu werden die Bauteil- und Anbaugeometrien von Realwerkzeug und Simulationsmodell verglichen. Das FE-Modell ist in der Lage, die geforderte Genauigkeit der Ergebnisse abzubilden. Durch eine Rückfederungsrechnung erhält man Aussagen über lokale Verschiebungen aufgrund von inhomogenen Spannungszuständen durch die Umformung. Die Visualisierung der Simulationsgeometrien ist der letzte Schritt im Vergleich mit Realbauteilen.

Mit der in dieser Arbeit vorgestellten Methodik wird dem Berechnungsingenieur der Simulation Blechumformung eine Vorgehensweise aufgezeigt, um in der Werkzeugentwicklungsphase die zu erwartende Oberflächenqualität von Außenhautziehteilen qualitativ zu beurteilen. Die Praxistauglichkeit der vorgestellten Methodik wird an verschiedenen Beispielen dokumentiert. Mit der vorgestellten Vorgehensweise können auch in Zukunft Bauteile in einer frühen Entwicklungsphase untersucht werden, bei denen das reale Werkzeug nicht vorhanden ist. Dadurch können viele Qualitätsschleifen in der Entwicklungsphase der Werkzeuge eingespart werden.