AUTOSTAMP2G

Erkenntnisse aus der Simulation mit PAM-STAMP 2G

Durch die Simulation von Blechumformwerkzeugen mit PAM-STAMP 2G werden bereits in der Angebots- / Planungsphase Informationen über die Machbarkeit bzw. spätere Problembereiche des Werkzeuges gewonnen, die dann schon in die Angebotskalkulation einfließen können und damit das Verlustrisiko entsprechend verringern.

Im Einzelnen können bereits vor der Konstruktion der Werkzeuge z. B. Erkenntnisse über das Rücksprungverhalten, Geometrie und Verlauf von Bremssicken, den optimalen Platinenzuschnitt, Faltenbildung während des Ziehvorgangs, Umformkräfte oder Rissbildungen im Blech gewonnen und bereits in der Planungs- /Konstruktionsphase eingearbeitet werden.

Bei konsequentem, gewissenhaftem Einsatz der Simulationssoftware schon in der Planungs- / Konstruktionsphase der Werkzeuge können evtl. einzelne Fertigungsschritte eingespart, teure nachträgliche Werkzeugänderungen, zeit- und kostenaufwändige Versuchswerkzeuge sowie Ausschussproduktion vermieden bzw. minimiert werden.

Auf den folgenden Seiten wollen wir Ihnen anhand einiger Beispiele darstellen, wie bei genauer Auswertung der Simulationsergebnisse Problemzonen, Falten, Risse usw. bereits vor dem Bau des Werkzeugs ermittelt, und so schon bei der Konstruktion berücksichtigt werden können.

Kräfte

Ermittlung von Umformkräften anhand der Simulation

Nach der Umformsimulation in PAM-AUTOSTAMP können die zur Umformung benötigten Kräfte (Wirkkräfte) in Form von Kurven dargestellt und bei Bedarf auch extern gespeichert werden. So kann bereits vor dem Bau der Werkzeuge die für die Umformung erforderliche Presse abgeschätzt werden.

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Formplatine

Ermittlung des minimalen oder optimalen Platinenzuschnittes

Gleichzeitig mit der Optimierung von Werkzeuggeometrie und/oder Werkstoff kann mit der Bauteilschnittkontur der minimale bzw. der wirtschaftlich optimale Platinenzuschnitt ermittelt werden. Bei der Zuschnittermittlung nach der Umformsimulation geht auch die Werkstoffausnutzung (Dehnungen, Dickenänderungen, usw.) in die Abwicklung mit ein, wodurch die Kontur genauer wird, als eine durch reine Projektion ermittelte.

Zuerst wird die Umformung des Blechs simuliert:

Anschließend an die Simulation wird die Schnittkontur wird auf die umgeformte Platine projiziert. Diese projizierte Schnittkontur wird bis auf die ebene Platine abgewickelt. Die Rückwicklung der Schnittkontur kann auch über mehrere Ziehstufen erfolgen. Die abgewickelte Kontur kann entweder in PAM-STAMP 2G wieder als Schnittkontur für die nächste Simulation eingesetzt werden, oder im IGES-/VDA-Format gespeichert und ins CAD-System übernommen werden. So kann die Größe der Platine und damit auch die benötigte Werkzeuggröße bereits vor dem Bau festgelegt werden.

Ermittlung der Bauteilqualität am Grenzformänderungsdiagram

Ermittlung der Bauteilqualität (Risse, Falten, usw.) am Grenzformänderungsdiagramm

Anhand der Umformsimulation in PAM-AUTOSTAMP kann bereits vor dem Bau der Werkzeuge ermittelt werden, ob sich später im Blech Zonen mit nur elastischer Verformung, Neigung zur Faltenbildung, bzw. Risse aufgrund zu hoher Beanspruchungen bilden.

Der Werkzeugbauer hat dann bereits in der Konstruktionsphase die Möglichkeit, ggf. durch eine erneute Simulation andere Werkstoffe auf ihre Tauglichkeit zu überprüfen, die Werkzeuggeometrie soweit abzuändern, dass das Bauteil mit dem vorgeschriebenen Werkstoff zu ziehen ist oder ggf. die Methode zu ändern.

Diese Optimierungen finden bereits in der Planungs- und Konstruktionsphase vor dem Bau der Werkzeuge statt, so dass später entsprechende Versuche minimiert werden, bzw. entfallen können. Zudem wird für evtl. nötige abschließende Versuche (ggf. Überprüfung/Bestätigung der Simulationsergebnisse) weniger Personal gebunden. Auch unproduktive Belegzeiten der Pressen können, ebenso wie kostenintensive Änderungen an bereits gebauten Werkzeugen, wesentlich reduziert bzw. eliminiert werden.

Darstellung der Werkstoffbelastungen (Dehnung / Stauchung) am Grenzformänderungsdiagramm. Für jedes FE-Netzelement der Platine befindet sich eine Markierung im Diagramm.

Darstellung der Werkstoffbelastungen (Dehnung / Stauchung) am Grenzformänderungsdiagramm. Für jedes FE-Netzelement der Platine befindet sich eine Markierung im Diagramm.

Entsprechend der Darstellung im Diagramm werden auch die Elemente im simulierten Bauteil farblich abgebildet. Auf diese Weise können die einzelnen Bereiche auch am Bauteil einfach lokalisiert und anhand der Legende qualitativ beurteilt werden.

 

Falten

Ermittlung von evtl. auftretenden Falten im Blech anhand der Simulation

Bei der Auswertung der Daten nach der Umformsimulation in PAM-AUTOSTAMP können während des Ziehvorgangs auftretende Falten im Blech ermittelt werden. Der Anwender kann, im Gegensatz zum realen Werkzeug, zu jedem Zeitpunkt des Ziehprozesses “in das Werkzeug” sehen. So kann genau ermittelt werden, wann sich wo Falten bilden, warum sie sich bilden, bzw. wann sie von den Werkzeugen wieder eingeebnet werden.

In PAM-AUTOSTAMP werden Falten nicht nur als Schattierungen in den Flächen dargestellt, sondern tatsächlich berechnet und im FE-Netz der Platine mit ihrer geometrischen Form abgebildet. So können Abmessungen von Falten genau ermittelt werden und die Werkzeuge bereits vor dem Bau soweit optimiert werden, dass eine Faltenbildung im späteren Werkzeug von vornherein vermieden wird.

Wie auf den Bildern unten zu erkennen ist, kann man die Entstehung und den Verlauf, sowie das Plattdrücken der Falten anhand der Simulation genau verfolgen und basierend auf diesen Kenntnissen gezielt Änderungen zur Vermeidung von Falten vornehmen.

Animation Faltenbildung

Animation Faltenbildung

Simulation der Bauteilrückfederung nach dem Ziehen und Beschneiden

Ein zweiter, im Softwarepaket PAM-AUTOSTAMP integrierter Solver ermöglicht die Simulation des Bauteilrücksprungs nach dem Öffnen der Werkzeuge zwischen den einzelnen Umformstufen, am Ende der Umformung, nach dem Beschnitt mit der Fertigteilkontur oder auch nach dem Abkanten. Im Anschluss an den simulierten Rücksprung können beliebige Schnitte durch das Blech gelegt werden. Diese können im IGES-/VDA-Format gespeichert und so ins CAD-System übernommen werden. Anhand der Schnitte können die Werkzeugflächen soweit geändert werden, dass das Ergebnis nach dem Beschnitt dem Fertigteil lt. Zeichnung entspricht.

Animation Springback

Animation Springback