AUS DER PRAXIS Bild 3: CFD-Berechnung der Kühlung einer Matrize Bild 4: Aufnahmen mit einer High-Speed-Kamera Insbesondere die CFD-Berechnungen sind mit einem erhöhten Zeitaufwand von mehreren Wochen verbunden. Deswegen sind diese Berechnungen nur in Sonderfällen zu empfehlen. Bild 3 zeigt ein Beispiel zur Berechnung der Kühlung einer Matrize. Für diese Berechnung der Einzel-FEM-Simulation wurden zwei Wochen benötigt. Um diese Problematik zu umgehen, wurde in eine High-Speed-Kamera investiert, um Störungen im Detail zu analysieren. Im Fokus der hier wiedergegebenen Untersuchung stand die Werkzeugkühlung (Bild 4). Um zeiteffizient zu entwickeln, kommen weitere Tools zum Einsatz, wie beispielsweise das Reverse Engineering. In der Warmmassivumformung werden in der Regel unterschiedliche Stationen für die vollständige Umformung benötigt. Im Fall von Fertigungsproblemen ist häufig der komplette Stadiengang nochmal zu untersuchen beziehungsweise zu berechnen. Um das Problem in der Simulation praxisnäher betrachten zu können, wird das Fertigungsstadium eingescannt und in das Berechnungsprogramm eingelesen. Somit können die Umform- und Werkzeugverbesserungen vorgenommen werden. Besonders bei komplexen Teilen hat sich diese Vorgehensweise bewährt: Bild 5 zeigt ein eingescanntes Bauteil und das dazugehörige FEM-Modell. Hier wurde die Vorform eingescannt und für die Simulation beim Fertigpressen genutzt. Das gescannte Teil wurde mit einer höheren Auflösung aufgenommen, damit eine feinere Vernetzung stattfinden konnte. Beim Simulieren dieses Teils konnten Schritte eingespart werden, da sofort mit der geeigneten Vorform aus der Praxis gerechnet wurde. Als Nachteil bei diesem Vorgehen ist die unzureichende Abbildung des Temperaturfelds zu nennen. Es wurde aber festgestellt, dass die Annäherung sehr gut zu den Pressergebnissen passt. Eine weitere Möglichkeit des Reverse Engineerings ist das Scannen von Werkzeugen nach den Versuchen zur Herstellung der CAD-Zeichnungen. So können kleine Änderungen, die durch manuelles Drehen oder Schleifen durchgeführt werden, 1:1 in die Zeichnung übernommen werden, was vorher in dieser exakten Weise nicht möglich war. Einen weiteren, Zeitdruck aufbauenden Faktor stellt folgende Entwicklung dar: In der Vergangenheit wurde das Schmiedeteil, abgeleitet vom gewünschten Fertigteil, vom Kunden weitestgehend vorgegeben — mittlerweile wird oftmals nur noch ein Lastenheft und der Bauraum zur Verfügung gestellt. Diese Tendenz ist zum Beispiel in der Kegelradfertigung zu erkennen, das heißt dass die Entwicklung von Differenzialgetrieben mehr und mehr auf die Zuliefererindustrie übertragen wird. Zur Realisierung der gestiegenen Anforderungen ist unter anderem die Investition in neue Programme und Prüfstände erforderlich. Der Vorteil dieser Entwicklung ist, dass die Bauteile direkt schmiedegerecht den Möglichkeiten der Pressen angepasst werden können. Darüber hinaus war es in der Vergangenheit schwierig, Vorschläge des Zulieferers neu mit einfließen zu lassen, die einen erneuten praktischen Prüfstandslauf zur Folge gehabt hätten. massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 37
massivUMFORMUNG September 2017
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