Gute Bauteile - da ist die Spannung völlig raus

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Gerling fügt an: „Die Simulation führen wir parallel zur weiteren Konstruktion durch. Damit können die kompensierten Werkzeuggeometrien aus der Simulation verzögerungsfrei in die Werkzeugkonstruktion einfließen. Die Zeitersparnis ist riesig gegenüber einer seriellen Auftragsabwicklung ohne Simulation. Dieser herkömmliche Weg bietet aus Erfahrung immer wieder unvorhersehbare Stolpersteine und sabotiert regelmäßig Planung und Ausführung.“

Für die Analyse der Dachverstärkung übernahm Martin Milch, Auto-Form-Applikationsingenieur, die CAD-Daten in die aktuelle Software-Version. Er wies den einzelnen Werkzeugen die Wirkflächen zu, definierte die Beschnittoperationen und bestimmte die Arbeitsrichtungen. Damit stand das Konzept für die Doppelteilfertigung mit den Stationen Formstanzen, Beschneiden, Lochen und dem abschließenden Trennen der beiden Teile fest. Zur Beurteilung der Maßhaltigkeit der Dachverstärkung wurden außerdem Spann- und Fixierpunkte am Bauteil definiert, eine Vorgabe des Fahrzeug-Rohbaus.

Das erste Simulationsergebnis zeigte eine nur geringe Ausstreckung des Materials, was sich in der Formstabilität des Bauteils nachteilig bemerkbar machte.

Erste Umformsimulation berechnet bis zu 3,2 mm Maßabweichung

Bei der Rückfederungsberechnung in Auto-Form wurden die Spann- und Fixierpunkte berücksichtigt, die später in der Lehre zur Vermessung des Bauteils Verwendung finden. Das Berechnungsergebnis zeigte eine Verdrehung des Bauteils um die Längsachse, woraus eine Maßabweichung zur gewünschten Bauteilgeometrie von bis zu 3,2 mm resultierte.

Um eine derartige Maßabweichung auszugleichen, wird das Bauteil gezielt so weit über das Sollmaß hinaus umgeformt, dass bei seiner Entnahme aus dem Werkzeug trotz Aufsprung die angestrebte Geometrie erreicht wird. Für die Berechnung der Kompensation unterteilt Auto-Form die Werkzeuggeometrie in drei Regionen. Eine Region erfährt keinerlei Veränderung, eine Region wird direkt entgegen der Aufsprungrichtung kompensiert und die dritte Region bildet einen Übergang zwischen den beiden anderen Regionen.

Die kompensierte Werkzeuggeometrie dient dann als Ausgangswerkzeug für eine weitere Simulation. Über mehrere solcher Schleifen erreicht man schließlich ein Rückfederungsergebnis, das innerhalb der geforderten Toleranz liegt.

Umformsimulation muss gesamten Prozess betrachten

Trotz einwandfrei kompensierter CAD-Daten aufgrund eines tolerierten Rückfederungsergebnisses würde ein daraus erstelltes Werkzeug die Bauteile nicht zwingend maßhaltig liefern. In der Realität gibt es diverse Einflussgrößen, die sich ändern und deren Streuung den Umformprozess beeinflussen. So kann sich beispielsweise nach einem Blechchargenwechsel in der Produktion die Materialstärke verändert haben. Selbst wenn dies innerhalb der vom Lieferanten zugesicherten Toleranz passiert, können unzulässig viele Ausschussteile die Folge sein. Für eine stabile Produktion mit möglichst wenig Ausschuss und geringen Ausfallzeiten muss deshalb der gesamte Prozess unter Berücksichtigung der Streugrößen betrachtet werden.

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