Karosseriebauteile werden überwiegend mittels umformender Fertigungsverfahren produziert. Die Einarbeitung der verwendeten Presswerkzeuge ist zeit- und kostenintensiv. Steigende Qualitätsanforderungen bei kürzeren Produktlebenszyklen machen Effizienzsteigerungen im Werkzeugbau erforderlich.
In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss des elastischen Verhaltens von Werkzeug und Presse auf den Werkzeugschluss untersucht. Dazu wird ein auf Messdaten basierendes FE-Ersatzmodell für Umformpressen entwickelt.
Weiterhin werden Ansätze zur Berücksichtigung des elastischen Verhaltens für die Auslegung der Wirkflächen von Stempel und Matrize entwickelt und validiert.
Die gekoppelte Simulation kann einen signifikanten Mehrwert bei der Auslegung von Presswerkzeugen liefern. Für eine zielführende Integration der Methodik in die industrielle Praxis werden abschließend Handlungsempfehlungen beschrieben.
Aktualisiert: 2022-11-21
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Die zunehmende Bedeutung von Leichtbau und wirtschaftlicher Rentabilität zwingt die Automobilindustrie zu technischen Produkten, welche diesen beiden Anforderungen unter der Erhaltung oder sogar Weiterentwicklung der bestehenden Eigenschaften gerecht werden. Dadurch verursachte fahrdynamische Auffälligkeiten werden häufig erst in einer späten Entwicklungsphase durch subjektive Fahrverhaltensbeurteilungen identifiziert. Die Erstellung eines kausalen Zusammenhangs zwischen Ursache und Wirkung bleibt jedoch durch diese Vorgehensweise oftmals verwehrt. In der vorliegenden Arbeit wird ein durchgängiges Wirkkettenverständnis zwischen der Hinterachsbauteilgestaltung und der Fahrdynamik von Personenkraftwagen aufgebaut. Neue experimentelle und virtuelle Entwicklungswerkzeuge ermöglichen die Identifikation potenzieller Wechselwirkungen von Fahrwerksbauteilen und Fahrverhalten in der frühen Entwicklungsphase. Die Umsetzung dieser Forschungsergebnisse auf Konstruktionsrichtlinien erlaubt die Entwicklung kostengünstiger technischer Lösungen für die Hinterachsbauteilgestaltung unter der Prämisse eines niedrigen Gewichts. Zudem befähigen die vorgestellten Methoden aktuelle Fragestellungen der Fahrwerksentwicklung zu beantworten und somit das Entwicklungsrepertoire weiter zu ergänzen.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Die zunehmende Modellkomplexität der in der Ingenieurspraxis zur Auslegung von Maschinenelementen verwendeten numerischen Ansätze hat zur Folge, dass der Einfluss der unterschiedlichen Eingabeparameter auf das Berechnungsergebnis oftmals nicht bekannt ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein durchgängiger Workflow zur Charakterisierung numerischer Rechenkerne erarbeitet und auf die Software SimWag2.2Z88 angewendet.
Diese CAE-Anwendung wird über eine Reihe von Eingabeparametern angesteuert und bestimmt mittels einer vollautomatischen Finite-Elemente-Analyse die Wandergrenze eines Wälzlagers.
Ziel der Untersuchungen ist dabei die Bestimmung des Einflusses ausgesuchter Konstruktionsparameter auf die Wandergrenze mit Methoden der statistischen Versuchsplanung.
Zur Variation der Eingabeparameter wird ein Algorithmus zur Erzeugung orthogonaler Latin-Hypercube-Designs nach Ye umgesetzt und mit einer Optimierung der zentrierten Diskrepanz des jeweiligen Versuchsplans nach Hickernell gekoppelt.
Die Auswertung der Ergebnisse basiert auf Metamodellen, die mittels eines Gauss'schen Prozesses erzeugt werden.
Über die entsprechenden Faktorsensitivitäten im Metamodell wird der Einfluss der jeweiligen Faktoren auf das Systemverhalten evaluiert.
Zur Visualisierung der Abhängigkeiten werden Randmodell- und Wechselwirkungsdiagramme eingesetzt.
Es wird gezeigt, dass eine Reihe aus der Praxis und der Forschung bekannter Effekte in SimWag2.2Z88 realistisch abgebildet werden können.
Der erarbeitete Workflow lässt sich zudem universell auf vergleichbare Rechenkerne anwenden und erlaubt somit die detaillierte Bestimmung von deren Systemverhalten.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Die zunehmende Modellkomplexität der in der Ingenieurspraxis zur Auslegung von Maschinenelementen verwendeten numerischen Ansätze hat zur Folge, dass der Einfluss der unterschiedlichen Eingabeparameter auf das Berechnungsergebnis oftmals nicht bekannt ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein durchgängiger Workflow zur Charakterisierung numerischer Rechenkerne erarbeitet und auf die Software SimWag2.2Z88 angewendet.
Diese CAE-Anwendung wird über eine Reihe von Eingabeparametern angesteuert und bestimmt mittels einer vollautomatischen Finite-Elemente-Analyse die Wandergrenze eines Wälzlagers.
Ziel der Untersuchungen ist dabei die Bestimmung des Einflusses ausgesuchter Konstruktionsparameter auf die Wandergrenze mit Methoden der statistischen Versuchsplanung.
Zur Variation der Eingabeparameter wird ein Algorithmus zur Erzeugung orthogonaler Latin-Hypercube-Designs nach Ye umgesetzt und mit einer Optimierung der zentrierten Diskrepanz des jeweiligen Versuchsplans nach Hickernell gekoppelt.
Die Auswertung der Ergebnisse basiert auf Metamodellen, die mittels eines Gauss'schen Prozesses erzeugt werden.
Über die entsprechenden Faktorsensitivitäten im Metamodell wird der Einfluss der jeweiligen Faktoren auf das Systemverhalten evaluiert.
Zur Visualisierung der Abhängigkeiten werden Randmodell- und Wechselwirkungsdiagramme eingesetzt.
Es wird gezeigt, dass eine Reihe aus der Praxis und der Forschung bekannter Effekte in SimWag2.2Z88 realistisch abgebildet werden können.
Der erarbeitete Workflow lässt sich zudem universell auf vergleichbare Rechenkerne anwenden und erlaubt somit die detaillierte Bestimmung von deren Systemverhalten.
Aktualisiert: 2018-07-31
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Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Thermoplasten basieren auf einer Erwärmung des Halbzeugs bis zur Erweichungstemperatur oder knapp darunter, Formgebung und Erstarrung. Diese Verfahren sind wegen der Werkzeugbindung erst bei großen Stückzahlen wirtschaftlich. Die erforderlichen Drücke, Erwärmungs- und Kühlungsapparate benötigen zudem große Umformmaschinen. Die inkrementelle Umformung bietet eine Möglichkeit zur Herstellung von Thermoplast-Bauteilen bei Raumtemperatur und mit geringer oder ohne Werkzeugbindung. Bei der Verfahrensvariante ohne Gegenwerkzeug wird die Bauteilkontur durch die Bewegung eines stiftförmigen Werkzeugs entlang einer vorgegebenen Bahn sukzessive hergestellt. Die Notwendigkeit der Anschaffung von Sondermaschinen entfällt, da bereits vorhandene CNC-Universalfräsmaschinen für den Einsatz als inkrementelle Umformmaschine umrüstbar sind.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Analyse und Entwicklung des inkrementellen Kaltumformverfahrens für Thermoplaste, um einen Beitrag zu dessen Etablierung als Alternative für den Prototypenbau und die Kleinserienfertigung zu leisten. Um dieses Ziel zu erreichen werden grundlegende Untersuchungen hinsichtlich der Kaltumformbarkeit von Thermoplasten sowie experimentelle und numerische Untersuchungen der inkrementellen Umformung durchgeführt. Basierend auf den erlangten Kenntnissen wird ein Prozessfenster aufgestellt, welches eine sichere Prozessauslegung ermöglicht. Die Finite-Elemente-Analyse mit dem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten viskoplastischen Werkstoffmodell offenbart unter anderem den Spannungs- und Formänderungszustand sowie die Umformmechanismen während der Umformung. Ferner wird die Anwendung mehrstufiger Umformstrategie zur Erweiterung der Prozessgrenze Zargenwinkel demonstriert.
Aktualisiert: 2021-12-20
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