Fachbeiträge einer hoch aufl ösenden Digital kamera ka libriert. Während des Um form pro zes ses nim-mt das System mit einer Fre quenz von bis zu 1.000 Bildern pro Se kunde den ge samten Mess auf bau auf. Die an schließende Aus wertung er laubt die Be rech nung des Ver la ge rungs ver haltens zwi-schen Pres sen tisch und Stößel für jeden Zeit-punkt des Um form vor gangs. Da das Sys tem mit jeder Auf nah me auch die Re fe renzBildmarken für das Ko or di na ten sys tem er fasst, be-ein fl us sen so wohl Eigen be we gungen der Presse als auch die in Schmiede be trieben ty pi schen Er schüt te rungen des Hal len bodens das Mess er-gebnis nicht. Die Tabelle in Bild 1 zeigt für eine der Pro-duktions pressen die aus MoveInspect-Mess-werten be rechnete Kip pung des Stö ßels um die Y-Achse im Ver gleich zur paral lel durch führten Re ferenz messung mit Weg auf nehmern (Messun sicherheit 0,012 mm bei einem Ver trauens-niveau von 99,7 Prozent). In diesem Ver such zeigte sich eine Ab wei chung zwi schen tak ti ler und op tischer Mes sung von 3,41 Pro zent. Im Laufe des Pro jekts wurden mehrere Ver-suche mit dem MoveInspect-Sys tem durch-ge führt. Im All ge mei nen kön nen die Ver la-ge rungen der Presse gut ab ge bil det wer den. So ist die durch schnitt li che Ab wei chung der Auf federung der Pres se im Schnitt 0,4 Pro zent höher ge gen über der tak ti len Mes sung. Die er-mittelte Ver kip pung des Stößels liegt im Schnitt 2,6 Pro zent unter den tak til ge mes senen Wer ten, so dass ins ge samt eine sehr hohe Über ein stim-mung zwi schen tak ti ler und op tisch er Mes sung nach ge wie sen wer den konn te. Zu sam men fas-send zeigt Ta bel le 1 eine Gegen über stel lung der Vor- und Nach teile der op tischen Sen so rik zu der stan dard mäßig ein ge setzten tak ti len Sen-sorik. Gekoppelte Simulation mehr stufi g be leg ter Um form pro zes se Wie ein gangs er läutert, be darf es eines An-satzes, der es er laubt, die Inter aktionen zwi-schen Maschine, Pro zess und Werk zeug system in der Um form simulation zu be rück sichtigen. Das während der Pro jekt lauf zeit ent wickelte Messtechnische Untersuchung 3,33 Konventionelle Umformsituation 2,16 -35,1 % Gekoppelte Simulation (Presse) 2,40 -27,9 % Gekoppelte Simulation (Presse und Werkzeug) 3,34 +0,3 % 36 SchmiedeJOURNAL März 2014 Bild 2: Datenfl uss in der gekoppelten Simulation mehrstufi g belegter Umformprozesse. Soft ware tool er mög licht die Be rück sich tigung nicht linear elastischen Pres sen- und Werk zeug-ver haltens in der Um form simulation. Als Ein-gangs größen werden für den Um form pro zess die Modelle der kon ventionellen FE-Simulation ver wendet. Zudem sind für die analytischen Mo delle der Pres se und des Werk zeugs Kenn-werte in Form von Feder zahlen und Kipp-feder zahlen sowie zu ge hörige Anfangs ver-lagerungen not wen dig, welche messtechnisch (zum Beispiel mit Hilfe taktiler oder optischer Sensorik) er mittelt werden können oder in Maschinen daten blättern ver fügbar sind. Die Be rechnung der Inter aktionen zwi schen den einzelnen Pro zess stufen und der Pres se fi ndet im Schnitt stellen modul der ent wickelten Soft ware zur ge kop pelten Si mu lation statt. Bild 2 ver deutlicht den not wendigen Daten fl uss am Bei spiel eines drei stufi gen Pro zes ses. In der Simu lations steuerung werden die Pro zess lasten der ein zelnen Pro zess simu lationen in eine Ge-samt pressen be lastung um ge rechnet. Mit hilfe der vom Be diener hinter legten Steifi g keits und Spiel para meter wird die Ver lagerung und Ver-kippung des Werk zeug systems be rechnet und an die ein zelnen Stufen der Pro zess simu lation zurück ge geben. Grund lage für die Be rechnung des Ma-schi nen ver haltens sind die auf die Presse wirkenden Kräfte und Momente, be reit ge stellt aus den FE-Pro zess simu lationen der ein zelnen Um form stufen. In der Ma schi nen simu lation werden daraus die Relativ ver lagerungen zwischen Stößel und Pres sen tisch be rechnet. Eine Rück wirkung auf die Um form simu lationen erfolgt an schließend durch Über gabe der re sul-tierenden Ver lagerungen zwi schen Ober- und Unter werk zeug an die Pro zess simu lation jeder ein zelnen Stufe, an der eine ent sprechende Positions an passung des FE-Netzes der Werk-zeuge statt fi ndet. Die Kop plung wird dabei jeweils zwi schen zwei Si mu lations zeit schrit ten der Um form simu lation re ali siert. Um die Ge nau ig keits er höhung der Um form-simulation durch die Ver wen dung des dar-gestel lten An satzes an einem In du s trie pro zess zu be legen, werden im Fol gen den Er geb nis se einer mess tech ni schen Unter suchung im in-dus triel len Um feld vor gestellt. In die sem Fall han delt es sich um einen vier stufi gen Umform prozess auf einer Ge senk schmiede presse zur Her stellung eines Lang schmiede stücks. Die Ta belle in Bild 3 zeigt die Er geb nisse der mess tech nischen Unter suchung, ver- Gemittelte Gratdicke am Werkstück in mm Bild 3: Ergebnisse der gekoppelten Simulation eines Industrieprozesses. Bilder: Autoren
2014-03-Schmiede-Journal
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