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Erhöhung der Simulationsgenauigkeit von Profilwalzprozessen durch ein tiefgehendes Verständnis und eine realitätsnahe Beschreibung der Reibung

Status laufend
Ziele

1. Verkürzung der Zeitspanne der Herstellbarkeitsprüfung sowie der Anlaufphase
Durch das tiefere Prozessverständnis, verbesserte Simulationswerkzeuge sowie die verbesserte Kenntnis der tribologischen Systeme werden Produzenten von profilgewalzten Erzeugnissen bei Machbarkeitsanfragen von Kunden die Zeitspanne bis zu einer Rückmeldung reduzieren können, da der Aufwand zur Fertigung von Versuchswerkzeuge reduziert werden kann sowie Maschinenkapazitäten zur Durchführung der Machbarkeitsstudie nur in geringem Maße vorgehalten werden müssen. Die teils langen Zeitspannen der Herstellbarkeitsprüfung (8 - 12 Wochen) lassen sich so erheblich reduzieren. Neben der Zeiteinsparung ist auch mit einer Kostenreduzierung bei der Prüfung von Herstellbarkeitsanfragen zu rechnen.
Die Berücksichtigung der vorherrschenden Reibbedingungen in der Simulation ermöglicht neben der Verkürzung der Machbarkeitsprüfung auch die Verkürzung der Anlaufphase neuer Produkte, da Test- und Optimierungsschleifen mit teuren Realversuchen vermieden bzw. reduziert werden. Zudem ist auch damit zu rechnen, dass die Standzeiten der Werkzeuge erhöht werden und die Produktion fehlerhafter Bauteile durch die Ermittlung der Belastungen in der Simulation reduziert werden können. Die Unternehmen können somit Ressourcen und die Umwelt schonen.

2. Schaffung einer Datenbasis profilwalztechnisch relevanter Tribologiesystempaarungen
Die systematische Durchführung von Profilwalzprozessen mit unterschiedlichen Werkstück¬materialien und tribologischen Systemen erlaubt die Charakterisierung dieser Paarungen hinsichtlich ihrer Eignung für Profilwalzprozesse. Diese Ergebnisse stellen eine Wissensbasis dar, die bei der Auslegung von Prozessen durch die KMU genutzt werden kann. Diese Ergebnisse tragen somit dazu bei, den derzeitig betriebenen Aufwand bei der Prozessauslegung von Profilwalzprozessen zu verringern. Dies wiederum kann Kosten- sowie Zeiteinsparungen gerade in den frühen Phasen der Prozessauslegung nach sich ziehen.

3. Erweiterung des Produktspektrums walztechnisch gefertigter Produkte und Reduzierung der Herstellkosten
Das derzeitig mangelhafte prozesstechnische Verständnis hat für produzierende Unternehmen in der Walzindustrie zur Folge, dass die Auslegung von Prozessen, welche Sondergeometrien erfordern, nicht bzw. nur unter hohem Kosten- und Zeitaufwand möglich ist. Gegebenenfalls kann der Mangel an Prozessverständnis so zu einer Verlängerung der Prozesskette führen, da diese Geometrien mittels anderer Fertigungsverfahren, z.B. spanend, hergestellt werden müssen. Die Planung solcher Walzprozesse kann derzeit nur iterativ auf Basis von „Trial and Error“ - Methoden erfolgen. Ziel ist, die integrierte Fertigung dieser Sondergeometrien auf Walzmaschinen zu ermöglichen. Das walztechnisch produzierbare Bauteilspektrum kann so erweitert werden.

4. Verbesserung der FE-Simulation
Mit den gewonnenen Erkenntnissen aus diesem Forschungsvorhaben können die heute bereits vorhandenen Potentiale von FE-Simulationsprogrammen besser ausgeschöpft werden. Das tiefere Verständnis der auftretenden tribologischen Lasten und deren Einfluss auf die Reibung ermöglicht es, realitätsnahe 3D - Simulationsmodelle des Profilwalzens zu erstellen. Komplexe sowie neuartige Prozesse bzw. Geometrien werden somit abbildbar wodurch eine zuverlässige, schnelle und exakte Prozessauslegung ermöglicht wird.


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