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massivUMFORMUNG September 2017

Bild 3: Tangentiale Spannungen für jeden Prozessschritt, aufgetragen auf die Bauteiltiefe Bilder: Autoren besser einordnen zu können. Je nachdem, wie routiniert solche Simulationen durchgeführt werden – und welche Hardware zur Verfügung steht – stellt dies eine Zeit- und Kostenersparnis gegenüber einer ausreichend fein aufgelösten 3D-Simulation der Drehbearbeitung des Flansches dar. ZUSAMMENFASSUNG In vielen Forschungseinrichtungen wie auch in vielen Unternehmen betrachten Prozessingenieure in der Simulation vorrangig Prozesse, welche von je her eng miteinander verbunden sind. So wird auch bei der Umformung die Wärmebehandlung simuliert, während im Bereich der Zerspanung die mechanische Oberflächenbehandlung Beachtung findet. Ein tiefgehender Austausch zwischen den Disziplinen ist selten, obwohl in der ganzheitlichen Betrachtung von Prozessketten in der Simulation großes Potenzial hinsichtlich der bedarfsgerechten Auslegung von Bauteileigenschaften besteht. Insbesondere die Wechselwirkung aus Zerspanbarkeit und resultierendem Werkzeugverschleiß wird in der industriellen Anwendung im Kontext des Surface Engineering von Funktionsflächen wenig Beachtung geschenkt. Das liegt auch daran, dass durch den hohen Anspruch an Detailgenauigkeit die Zerspanungssimulation nicht TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT routiniert auf Bauteilebene angewendet wird. Obwohl in der Forschung dieser Fragestellung intensiv nachgegangen wird, beinhaltet der Fokus nicht flächendeckend den Prozesskettengedanken. Bei Neuentwicklungen wird zunehmend vor dem Prototyping zunächst die Prozesskette simulativ abgebildet, um neben den resultierenden Bauteilzuständen und -eigenschaften die notwendige Anlagentechnik sowie Prozesszeit vorauszusagen und in den Produktentstehungsprozess mit einzubeziehen. Dabei geht es nicht nur um die in diesem Beitrag demonstrierte Verkettung von Umformen, Wärmebehandeln und Zerspanung, sondern auch um das Einbeziehen der additiven Fertigung, des Fügens und der mechanischen Oberflächenbehandlung in die Prozesskette. Notwendig ist aus Sicht der Autoren das Zusammenrücken der Disziplinen auf simulativer Ebene, nicht zuletzt um Modellierungstechniken auszutauschen. Beispielsweise bietet die Materialmodellierung der Zerspanung Lösungen für Problemstellungen des Hochgeschwindigkeitsformens und könnte von der in der Umformsimulation routiniert durchgeführten Gefüge und Phasenumwandlungsmodellierung profitieren. 1 Schulze, V.; Michna, J.; Zanger, F.; Faltin, C.; Maas, U.; Schneider, J. (2013): Influence of cutting parameters, tool coatings and friction on the process heat in cutting processes and phase transformations in workpiece surface layers, Journal of Heat Treatment and Materials 68, pp. 22 – 31 2 Schulze, V.; Michna, J.; Schneider, J.; Gumbsch, P. (2011): Modelling of cutting induced surface phase transformations considering friction effects, in Procedia Engineering 19, pp. 331 – 336 3 Bollig, P.; Faltin, C.; Schießl, R.; Schneider, J.; Maas, U.; Schulze, V. (2015), In Procedia CIRP 31, pp. 142 – 147 4 Segebade, E.; Zanger, F.; Schulze, V. (2016): Influence of different asymmetrical cutting edge microgeometries on surface integrity, In Procedia CIRP 45 pp. 11 – 14 5 Gerstenmeyer, M.; Ort, B.; Zanger, F., Schulze, V. (2017), Influence of the cutting edge microgeometry on the surface integrity during mechanical surface modification by Complementary Machining, In Procedia CIRP 45, pp. 55 – 60 6 Schulze, V.; Pabst, R. ; Meier, H. (2009): Simulation von Prozessketten in der Fertigung, Jahresmagazin Ingenieurwissenschaften Werkstofftechnik, Band 11, S. 90 – 93 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 59


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