Stahl aus Bits und Bytes in der virtuellen Fabrik

Anbieter zum Thema

CADFEM Germany GmbH

EVO Informationssysteme GmbH

SCIO Automation GmbH

thyssenkrupp Steel Europe AG

Exakte Werkstoffparameter als Basis der Simulation

Die große Anzahl der Stahlsorten bei Thyssen-Krupp Steel Europe erfordert aber, dass die virtuelle Fabrik nicht nur den Prozess darstellt. Sie muss auch das unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Güten unter den unterschiedlichsten Belastungen realistisch abbilden und so eine exakte Differenzierung erlauben. Schon geringe Abweichungen in den Daten können später zu Problemen und Mehrkosten führen. Deswegen hat Datenverlässlichkeit bei Thyssen-Krupp Steel Europe oberste Priorität.

So stehen vor der Simulation umfangreiche Materialuntersuchungen der internen Prüftechnik an (Bild 1). Alle Werkstoffkennwerte, die für die industrielle Anwendung erforderlich sind, werden dort seit mehr als zwei Jahrzehnten akribisch ermittelt. Die Rohdaten fast sämtlicher Serienwerkstoffe des Duisburger Stahlproduzenten sind in der hauseigenen Werkstoffdatenbank (WDB) systematisch aufgelistet, was in dieser Form nur wenige Stahlunternehmen bieten. Dabei ist die Qualität der Daten auf nationaler und internationaler Ebene durch einen umfangreichen, mit der Automobilindustrie und anderen Industriekunden sowie in Arbeitskreisen der Deutschen Gruppe der International Deep Drawing Research Group (IDDRG) abgestimmten Versuchs- und Freigabeprozess sichergestellt. So werden Ergebnisse reproduzierbar. Gleichzeitig wird die Aussagekraft von Simulationen erhöht und damit die Treffsicherheit in der virtuellen Fabrik verbessert.

Werkstoffdatenbank macht Stahl vergleichbar

In der ersten Dekade der Simulationsanwendung beschränkten sich die Werkstoffkennwerte meist auf einfache Daten, die fast ausschließlich von Zugversuchen abgeleitet wurden. Mit der Vorgabe der Fließkurve und den Anisotropiewerten (r-Werten) in Längs-, Diagonal- und Querorientierung zur Walzrichtung schien das Material für die Umformsimulation ausreichend beschrieben. Die Annahme der Verfestigung beruhte dabei oftmals auf der Formulierung von Swift und die Fließortformulierung für die Beschreibung der Plastizität unter verschiedenen Spannungen auf dem Modell von Hill ´48.

Mit der stetigen Verbesserung der Simulationssoftware und dem zunehmenden Anspruch der Kunden an Ergebnisqualität und Aussagekraft stiegen in den vergangenen Jahren die Anforderungen an die Kennzahlen proportional. Das machte weitere Experimente unter verschiedenen Spannungszuständen und Know-how zur Ermittlung der anfallenden Kennwerte notwendig. So investierte Thyssen-Krupp Steel Europe verstärkt in neue Hightech-Versuchsmaschinen sowie hoch qualifiziertes Personal. Aufgabe ist es unter anderem, Fließkurven bei hohen Dehnraten zur Prognose des Crashverhaltens mit moderner Maschinentechnik zu ermitteln und über neue Auswertetechnik mit passenden mathematischen Materialmodellen abzubilden (Bild 2 und 7).

(ID:42248014)