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10.04.2018 | Umformen | Nachricht | Onlineartikel

Digitalisierung verkürzt Planungsprozess für Schmiedeteile

Autor:
Nadine Winkelmann

Den Herstellungsprozess eines Schmiedeteils zu planen, ist bisher kosten- und zeitintensiv. Zudem ist die Qualität des Ergebnisses vom Konstrukteur abhängig. Das IPH forscht deshalb an einer Methode, die den Aufwand für die Planung der schrittweisen Umformung eines Schmiedeteils stark reduziert.

In der Schmiedebranche müssen vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMU) aus Wettbewerbsdruck schnell produzieren und haben häufig keine Zeit und Kapazitäten, die Auslegung der Stadienfolge für ein neues Bauteil ressourceneffizient zu planen. In einzelnen Produktionsschritten wird dabei die Rohform, das sogenannte Halbzeug, in das gewünschte Bauteil umgeformt. Die Effizienz des Prozesses ist von den Erfahrungen und Fähigkeiten des Konstrukteurs abhängig. Diese Erfahrungen und das gesammelte Fachwissen setzt das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) in mathematische Formeln um. Mithilfe dieser formeltechnisch beschriebenen Randbedingungen soll ein Software-Demonstrator in der Lage sein, automatisiert eine besonders materialeffiziente Stadienplanung zu erstellen.

"Nach der alten Methode dauerte dieser Planungsprozess teilweise Wochen, in Zukunft geht das in Minuten", erklärt Yorck Hedicke-Claus vom IPH den Vorteil des neuen Verfahrens. Bisher wird die Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet, um die Umformung geometrisch komplexer Körper zu modellieren und den Prozess entsprechend auszulegen. Dabei konnten Konstrukteure mittels eines Computerprogramms den Weg vom Halbzeug zum gewünschten Bauteil planen. Die neue Methode dreht diesen Prozess um: Unter Beachtung der umformtechnischen Regeln generiert eine Berechnung den Weg rückwärts vom Bauteil zum Halbzeug und erstellt so die einzelnen Stadien des Umformprozesses. Bei einer optimalen Planung reduziert sich der Gratanteil und auch die benötigte Energie, um das Halbzeug zu formen. Ausgangspunkt der Methode ist eine 3D-Skizze des gewünschten Bauteils im CAD-Format, von der die Forscher Größe, Kontur und andere geometrische Daten ermitteln.

Sobald die Programmierarbeit abgeschlossen sind, erfolgen umfassende Test- und Anpassungsphasen. Zuerst wird die Methode an komplexen Bauteilgeometrien getestet, auf Umsetzbarkeit geprüft und entsprechend angepasst. Im nächsten Schritt vergleichen die Forscher das neue Programm mit der bisher verwendeten FEM-Simulation und überprüfen die Qualität der Ergebnisse. Abschließend führen sie eine experimentelle Validierung durch und vergleichen die auf diese Weise erstellte Stadienfolge mit den bereits in der Industrie angewandten Methoden.

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Quelle:
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