FORSIM

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND SIMULATIONSTECHNIK

P1 Berechnung der Verformung und Eigenspannungsänderung in Gussbauteilen durch Materialabtrag

Arbeitsfeld:

Die Simulation von Gießprozessen ermöglicht gegenwärtig die Formfüllung und den zur Erstarrung erforderlichen Wärmeentzug zu berechnen und gezielt zu beeinflussen. Aufbauend auf diese Temperaturfeldberechnungen gibt es Ansätze thermisch induzierte Spannungen und inelastische Verlagerungen während der Abkühlung rechnerisch zu ermitteln. Die numerische Analyse folgender Fertigungsschritte (Umformen, Trennen) und der Betriebsfestigkeit berücksichtigt jedoch nicht die durch den Guss resultierenden inhomogenen Werkstoffeigenschaften. Daher soll die Entwicklung der Gussspannungen und die Verformung eigenspannungsbehafteter Gussteile durch Materialabtrag während der Rohteilbearbeitung berechnet werden. So wird der vollständige Fertigungsprozess (Guss, Wärmebehandlung, spanende Bearbeitung) durch die Prozess-Simulation nachgebildet.

Anwendung in der Praxis:
Globales Ziel der Untersuchungen ist es, die CAE-Kette FEM/Gießsimulation in der Gussteilentwicklung zu schließen und die Auslegung von Gussteilen über den üblichen Berechnungsaufwand hinaus zu optimieren. Der berechnete Spannungszustand und die Verformung von Gussteilen am Ende des Fertigungsprozesses kann dann in eine Betriebsfestigkeitsanalyse optimierend mit einfließen. Durch die Berücksichtigung des Bauteilverzuges durch den Materialabtrag kann die Maßhaltigkeit von Gussteilen verbessert werden. Die Fertigungstoleranzen können schon in der Entwicklungsphase geregelt, Bauteile enger dimensioniert und so die Produktentwicklungszeit verkürzt werden.