Suchen

Umformpressen

Digitaler Zwilling beschleunigt die Pressenprojekte

| Autor: Stéphane Itasse

Bei großen Projekten wie dem Bau von Umformpressen zeigt die Digitalisierung all ihre Fähigkeiten. Was sich mit Simulationen alles erreichen lässt, bevor auch nur das erste Teil gebaut wird, wurde jüngst auf Konferenzen deutlich.

Firmen zum Thema

Anhand des digitalen Zwillings kann man vieles an Umformpressen verbessern, bevor sie gebaut werden.
Anhand des digitalen Zwillings kann man vieles an Umformpressen verbessern, bevor sie gebaut werden.
(Bild: SMS Meer)

Welche Vorteile die virtuelle Auslegung von Schmiedeprozessen bringt, erläuterte Dr. Koos van Putten, als R&D-Manager verantwortlich für die Simulationsabteilung der SMS Group, auf der jüngsten VDI-Konferenz Warmmassivumformung in Düsseldorf. Der Anlagenbauer verfügt bereits über eine durchgängige Simulation (digital thread) von Planung über Konstruktion, Fertigung und Montage, Inbetriebnahme bis hin zu Produktion und Wartung, wie van Putten erläuterte. So ermöglicht es beispielsweise eine Logistiksimulation, bei einem anstehenden Anlagenprojekt die Jahresproduktion oder die Produktivität auch unter Berücksichtigung von Produktmix oder Schichtarbeit zu berechnen. Darüber hinaus ermöglicht sie eine Bottleneck-Analyse unter Berücksichtigung der Ausfallwahrscheinlichkeiten, die Analyse diverser Fehlerszenarien oder eine Absicherung von Vertrags- und Leistungszusagen. Eine Simulation des Umformprozesses ihrerseits ermöglicht eine Erhöhung des Prozessverständnisses, eine detaillierte Prozessauslegung, eröffnet ein digitales Versuchsfeld, erlaubt eine durchgehende Analyse des Produktes durch die vollständige Prozesskette, Machbarkeitsstudien, Produkt- und Prozessoptimierung und nicht zuletzt Fehleranalysen. Als drittes Beispiel erwähnte van Putten die Gefügesimulation: Sie erlaubt eine Voraussage der Mikrostruktur und der Bauteileigenschaften sowie die Ermittlung gefügebestimmender Stadien im Umformprozess.

Simulation bringt Ideen für neue Sprühköpfe

Die Simulation gibt zudem auch einen Einblick in die Werkzeuge. „Man sieht welche Temperaturen, Kontaktdrücke oder welcher Verschleiß lokal auftritt“, sagte van Putten. Die Ingenieure der SMS Group haben diese Simulationsdaten dann dazu genutzt, um genau an den jeweiligen Schmiedeprozess angepasste Sprühköpfe zu entwickeln, die dann mittels 3D-Druck hergestellt werden. Diese neuartigen Sprühköpfe für die Gesenkschmiedeindustrie wiegen nur noch 2,5 statt 15 kg. Außerdem konnte der Hersteller den Druckbereich bis 10 bar erhöhen, die Strömungskanäle optimieren und die Düsen auch in Winkeln anordnen. Die aus Kunststoff und Metall herstellbaren Sprühköpfe sind nach den Worten van Puttens nicht zuletzt preiswerter in der Herstellung. „Wenn er einmal engineert ist, wird er über Nacht gedruckt“, erläuterte der R&D-Manager.

Bildergalerie

Weitere Spielräume eröffnet dann die Simulation der kompletten Anlage in Echtzeit: Nicht nur eine virtuelle Inbetriebnahme wird möglich, auch die gesamte Regelungstechnik kann schon vorab aufgebaut werden. Schnelle Rechner können den Prozess mit verschiedenen Modellen simulieren, damit wird bereits im Vorfeld die gesamte Hard- und Software zur Regelung und Steuerung überprüft und optimiert. „Das verkürzt die Inbetriebnahmezeiten und ermöglicht Tests, ohne dass man die reale Anlage beschädigt“, berichtete van Putten. Am digitalen Zwilling lassen sich mit einer AR- oder VR-Simulation außerdem Bediener für die Anlagen schulen. Die Trainings werden auch dadurch effizienter, dass sich Experten zuschalten lassen, ohne dass man zur realen Anlage gehen muss.

Gute Erfahrungen mit virtueller Inbetriebnahme

Auch Schuler macht gute Erfahrungen mit der virtuellen Inbetriebnahme von Pressen, wie Klaus Berglar-Bartsch vom Vertrieb Schmiedeprodukte beim Göppinger Hersteller auf dem parallel stattfindenden Jahrestreffen der Kaltmassivumformer berichtete. Er illustrierte dies am Beispiel der neuen Servopressenbaureihe MSE, die für die Kalt- und Halbwarmproduktion genutzt wird. Verschiedene Softwarewerkzeuge vereinfachen viele Prozesse bis zum Produktionsstart. Das beginnt bei Projektierung und Vertrieb, wo sich die Produkte besser vorstellen und durch die Kunden besser planen lassen. Auch eine Prozesssimulation hilft bereits während der Projektierung.

Während der Konstruktion erhöht der digitale Zwilling dann die Softwarequalität durch frühzeitiges Debuggen und Optimieren. Er ermöglicht zudem Prozessverbesserungen durch Datenanalyse und Validierung. Und schon vor Baustellenbeginn lassen sich Probleme erkennen, was die Testzeiten vor Ort und die Inbetriebnahmezeiten verkürzt.

Nicht zuletzt profitiert das Personal von Onlineschulungen über Webinare. Allerdings wollte sich Beglar-Bartsch nicht festlegen, wie viel Zeit sich durch den digitalen Zwilling bei einem Pressenprojekt genau einsparen lässt. „Das kann man nicht in Monaten sagen, es ist individuell unterschiedlich“, sagte er.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45809211)

Über den Autor

 Stéphane Itasse

Stéphane Itasse

, MM MaschinenMarkt