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Schweißsimulation

So gelingt das Verzugsmanagement bei der Blechteilmontage

| Autor / Redakteur: Dr.-Ing. Tobias Loose / Peter Königsreuther

Beispiel für die realitätsnah simulierte Spaltbildung beim Schweißen, mithilfe des entsprechenden Tools von Dynaweld. Mit diesem System werde das Verzugsmanagement beim Zusammenbau geschweißter Blechbaugruppen möglich.
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Beispiel für die realitätsnah simulierte Spaltbildung beim Schweißen, mithilfe des entsprechenden Tools von Dynaweld. Mit diesem System werde das Verzugsmanagement beim Zusammenbau geschweißter Blechbaugruppen möglich. (Bild: Dynaweld)

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Bei der Fertigung geschweißter Blechbaugruppen, wie Fahrzeugkarosserien und Komponenten, Abgasanlagen, Kraftwerkkomponenten, Haushaltsgeräten, droht der Verzug im Blech. Dynaweld-Know-how kann diese Formabweichung schon im Entwurfsstadium erkennen, heißt es.

Sowohl der thermische Verzug aus dem Schweißvorgang, das Auftreten von Beulproblemen als auch der Verzug beim Einspannen nicht ganz passender Einzelbauteile, tragen zum Gesamtverzug bei. Die Experten von Dynaweld können die mögliche Formabweichung aber schon im Entwurfsstadium berechnen und geeignete Kompensationsmaßnahmen vorschlagen.

Die Dynaweld befasst sich mit der thermischen Füge- und Fertigungssimulation. Letztere hilft dabei, moderne, hochtechnisierte Herstellverfahren optimal auszulegen. Damit können Unternehmen einerseits Kosten in der Fertigung einsparen und sind andererseits werden sie auch in die Lage versetzt, anspruchsvolle Fertigungsstufen überhaupt erst realisieren zu können.

Die wärmeinduzierte Zustandsänderung von Bauteilen kann berechnet werden

Zur Kernkompetenz von Dynaweld gehört die Schweißsimulation und die Simulation von Wärmebehandlungsprozessen. Bei beiden Simulationen wird die Zustandsänderung durch Wärmewirkung im Bauteil (Verformungen, Spannungen, Gefüge, Härte) berechnet. Derzeitige Hauptanwendung der Schweißsimulation ist die Auslegung des Zusammenbaus mehrerer Einzelbauteile oder Bauteilgruppen, optimiert auf eine gewünschte Zielgeometrie, wie zum Beispiel. im Karosseriebau. Dynaweld ist sowohl mit eigenen Forschungsvorhaben als auch über die Mitarbeit in projektbegleitenden Ausschüssen und verschiedenen Forschungsgremien in der Forschung, Entwicklung und Praxis innovativ aufgestellt.

Exzellente Übereinstimmung der Simulation mit der Realität

In der Vergangenheit wurde die Schweißstruktursimulation für die Vorhersagen von Verformungen und Eigenspannungen meistens nur auf kleine Bauteile angewendet. Untersuchungen und Validierungen erfolgten auf kleinen Testbeispielen. Mittlerweile ist ein Stand für diese Simulationsmethodik erreicht, mit dem zutreffende Ergebnisse mit exzellenter Übereinstimmung zur Realität erreicht werden. Allerdings sind kleine Baugruppen in der industriellen Anwendung weniger von Interesse, da Schweißversuche schneller und kostengünstig durchgeführt werden können. Anders sieht es bei großen Strukturen und mehrstufigen Zusammenbauten aus. Versuchsschweißungen werden immer kostspieliger, insbesondere dann, wenn große Spezialwerkzeuge geändert werden müssen, ohne dass hinreichende Sicherheit über die Wirksamkeit der Maßnahme besteht. Hier hilft die Simulation dabei, massive Kosten in der Entwicklung, der Fertigungsstraße und der Fertigungsauslegung zu sparen.

Je früher man Verzugsgefahren erkennt, desto günstiger die Entwicklung

Im Karosseriebau ist es eine große Herausforderung, die Abweichung der gefertigten Struktur zur Zielgeometrie (CAD) in gewünschten Grenzen zu halten. Der Fertigungsprozess sollte gleichzeitig und parallel zur Produktentwicklung, und zu einem sehr frühen Zeitpunkt abgesichert werden. Fertigungsanlagen werden teilweise schon ausgelegt bevor der Fertigungsprozess hinsichtlich Machbarkeit und zu erzielender Toleranzen abgesichert ist. So stehen zum Beispiel sind die Anzahl von Fertigungsstationen, Taktzeiten und die Roboter mit Aktionsvorgaben bereits fest. Treten nun in einer späten Entwicklungsphase Probleme in der Maßhaltigkeit des Endprodukts auf, sind die die Möglichkeiten gegenzusteuern aufgrund der bereits gesetzten Randbedingungen begrenzt. Dieses kann vermieden werden durch den Einsatz eines leistungsfähigen Simulationstools um die Ursachen für diverse Verzugseffekte herauszufinden und verschiedene Ausgleichsmaßnahmen virtuell zu evaluieren.

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