Blechumformung

Simulation des Biegens eines Blechwerkstücks. Verteilung des UmformgradsDie Blechumformung ist ein hochproduktives Fertigungsverfahren mit zahlreichen Anwendungen. Wie bei allen Umformprozessen kann die Simulation dabei helfen, die Prozesse und Werkzeuge schneller erfolgreich zu entwickeln. Rückfederung, Ausdünnung, Blechreisser, Werkzeugbelastungen – dies sind einige der Größen, die die Umformsimulation schon in der Konstruktionsphase vorhersagen kann. Für viele Vorgänge in der Blechumformung (starke Biegung, Bördeln, Falzen, Abkanten, Durchsetzen, Prägen, Falzen) kann die Simulation aber nicht mit den konventionellen Schalenelementen durchgeführt werden. Hier müssen Volumenelemente verwendet werden. QForm bietet die Möglichkeit, Blechumformvorgänge mit Volumenelementen zu berechnen.

Spezielle Möglichkeiten in QForm für die Simulation der Blechmassivumformung

  • Elastisch-plastisches Modell des Werkstoffflusses, Berücksichtigung der Rückfederung
  • Berücksichtigung der Anisotropie des Umformwerkstoffs
  • Verwendung von Tetraeder- oder Parallelepiped-FE-Elementen für das Netz des Blechwerkstücks
  • Vollgekoppelte Simulation der elastisch-plastischen Verformung des Systems Werkzeug-Werkstück
  • Vorhersage der Werkstoffschädigung nach verschiedenen Schädigungskriterien
  • Simulation von vorgespannten Mehrfachwerkzeugen
  • Simulation von federbelasteten Werkzeugen

Simulation von Tiefziehen eines Blechwerkstücks mit einem geriffelten Stempel. Verteilung des Umformgrads Vergleich des realen Versuchs mit den Simulationsergebnissen in QForm. Kriterium von Bai & Wierzbicki hilft, die Schädigung zu identifizieren

Simulation eines Dehnungsversuchs in QForm. Verteilung der Vergleichsspannung Simulation von Tiefziehen in QForm. Verteilung des Umformgrads

Beispiel

Ein gutes Beispiel für die Blechmassivumformung ist der Tiefziehprozess, der im Video unten gezeigt wird. Zwei verschiedene Technologien der Blechumformung werden miteinander verglichen. Die Simulation hat ergeben, dass eine modifizierte Technologie mit einem geriffelten Stempel die Schädigung des Werkstücks verhindern kann.

Literaturnachweis:

M. Merklein, D. Grobel, M. Loffler, T. Schneider and P. Hildenbrand. Sheet-bulk metal forming – forming of functional components from sheet metals / Proceedings of ICNFT 2015, August, 6 – 9, Glasgow, UK / MATEC Web of Conferences 21 01001 (2015).- p.1-12

Merklein, M and Allwood, JM and Behrens, BA and Brosius, A and Hagenah, H and Kuzman, K and Mori, K and Tekkaya, AE and Weckenmann, A (2012) Bulk forming of sheet metal. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 61. pp. 725-745. ISSN 0007-8506

Gladkov, Y.; Peshekhodov, I.; Vucetic, M.; Bouguecha, A.; Behrens, B.-A.: Implementation of the Bai and Wierzbicki fracture criterion in QForm and its application for cold metal forming and deep drawing technology. In: MATEC Web of Conferences 21 (2015), 12009