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Gekoppelte Simulation von Maschine und Prozess

Beim Einrichten neu entwickelter Werkzeugsätze auf Schmiedepressen sind in der Regel umfangreiche Anpassungen des Werkzeugs notwendig, um die geforderten Werkstücktoleranzen mit ausreichender Prozesssicherheit zu erreichen. Die direkt an der Presse umsetzbaren Optimierungsmöglichkeiten sind allerdings beschränkt, so dass erhebliche Folgekosten für die Werkzeugnachbearbeitung entstehen. Der Grund, dass trotz der heute zur Verfügung stehenden Möglichkeiten der numerischen Berechnung des Umformprozesses dieser zeit- und kostenintensive Einrichtvorgang weiterhin notwendig ist, liegt in der ungenügenden Genauigkeit der Umformsimulationsergebnisse. Dies ist auf die idealisierte Modellierung des Maschinenverhaltens innerhalb der Umformsimulation zurückzuführen, so dass maschinenbedingte Schmiedefehler nicht abgebildet werden. Basierend auf dieser Schwachstellenanalyse wurden in der vorliegenden Arbeit Pressenmodelle entwickelt, welche eine bessere Berechnung des Maschinenverhaltens ermöglichen. Zudem wurde eine Methodik entwickelt, die hierfür eingesetzten Pressensimulationssysteme mit der Umformsimulation zu koppeln. Somit besteht nun erstmals die Möglichkeit, die komplexe Interaktion von Maschine und Prozess auch simulationstechnisch abzubilden. Die entwickelte Methodik kann sowohl für einstufig, als auch für mehrstufig belegte Massivumformprozesse angewendet werden. Ein Vergleich der realen mit den simulierten Werkstückmaßen zeigt, dass mit eine weit aus bessere Übereinstimmung erzielt wird und die Optimierung der Werkzeuge bereits in der Entwicklungsphase durchgeführt werden kann. Zum Abgleich des simulierten Pressenverhaltens wurden für die Untersuchung der Maschinenauffederung und der Stößelkippung während des Umformvorgangs messtechnische Untersuchungen mit einem Lasertrackersystem durchgeführt. Dessen Vorteil gegenüber der konventionell eingesetzten taktilen Sensortechnik liegt vor allem in der einfacheren Handhabung und einer nur sehr geringen Störung des Produktionsbetriebs für die messtechnische Untersuchung. Die prinzipielle Anwendbarkeit dieses Messsystems im Schmiedeumfeld konnte dargestellt werden.

Aktualisiert: 2021-07-10

Autor: Lutz Oliver Schapp

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