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FEM-Simulation des Werkzeugversagens bei Warmmassiv-Umformprozessen infolge thermisch-mechanischer Materialermüdung (Rissbildungssimulation)

Status abgeschlossen
Ziele

1. Steigerung der Standmengen über eine Werkzeugauslefgung, welche das Versagen durch Rissbildung berücksichtigt
Über eine standmengenorientierte Auslegung der Werkzeuge der Massivumformung
sollen die Voraussetzungen geschaffen werden, die Werkzeugkosten zu reduzieren.
Die Höhe der Einsparungen ist von der durch die verbesserte Auslegung zu erreichende Standmengenerhöhung abhängig. Durch eine Erhöhung der Standmengen von Warmumformwerkzeugen um z.B. ca. 20 - 30% werden die Produktherstellkosten um ca. 3% reduziert, wenn man den durchschnittlichen Werkzeugkostenanteil an der Herstellung eines Gesenkschmiedeteils von 10% sowie die Einsparungen durch den reduzierten Rüstaufwand berücksichtigt.

2. Vorhersage des Ermüdungsversagens als Grundlage für die standmengenoptimierte Werkzeugauslegung
Um die simulationsgestützte Vorhersage des Werkzeugversagens bei Warmmassivumformprozessen infolge thermisch-mechanischer Materialermüdung zu erreichen, sollen als Basis eine für die Lebensdauerabschätzung hinreichend genaue Berechnung der lokalen Werkzeugbeanspruchung erreicht werden, geeigneter Werkstoffmodelle zur Berücksichtigung des Werkstoffverhaltens unter zyklischer Beanspruchung sowie der Werkstoffschädigung identifiziert und angewendet werden und werkstoffspezifische Schädigungskennwerte am Beispiel eines konkreten Warmarbeitsstahls berücksichtigt werden.

3. Programmtechnische Implementierung der Modelle in ein FEM- System
Durch die Implementierung der in diesem Projekt zu erarbeitenden Modelle in ein FEM-System soll der Anwender in die Lage versetzt werden, mit Hilfe der Prozesssimulation die erzielbaren Prozesszyklen bis zur Rissinitiierung unter Verwendung prozess- und werkstoffspezifischer Lebensdauerkurven vorherzusagen. Dies ermöglicht die standmengenoptimierte Auslegung der Werkzeuge der Massivumformung, welche schließlich auch die Umsetzung des wirtschaftlichen Ziels ermöglicht.


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