FORWERKZEUG

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND FLEXIBLE WERKZEUGSYSTEME

A2: Methode zur Verschleißprognose von Werkzeugsegmenten für die Blechumformung aus alternativen Herstellungsverfahren

Arbeitsfeld:

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird für die Blechumformung, basierend auf den Erkenntnissen des EFB Projektes AiF 12646N „Einsatz numerischer Methode zur Verschleißbewertung von Werkzeugen der Blechumformung“, eine Methode zur quantitativen Berechnung des Verschleißes von Werkzeugsegmenten entwickelt. Im Fokus stehen Werkzeugsegemente, die mit Hilfe unterschiedlicher RP-Technologien generativ aus alternativen Werkstoffen hergestellt sind. Der wirtschaftliche Einsatz von RP-Technologien im Werkzeugbau ist nur dann gewährleistet, wenn sichergestellt werden kann, dass die benötigte Teileanzahl auch erreicht wird. Unerwarteter vorzeitiger Verschleiß der Werkzeugaktivelemente, der zusätzliche Kosten durch Instandhaltungsmaßnahmen oder Werkzeugneubau induziert, führt RP-Technologien sehr schnell an die Grenze der Wirtschaftlichkeit. Daher ist ein detailliertes Wissen über das Verschleißverhalten der Werkzeugwirkflächen in Abhängigkeit der Werk-stoffpaarung und der Geometrie bei der Auswahl des RP-Verfahrens unabdingbar. Neben der Werkstoffpaarung Bauteil/Werkzeug wird in der Verschleißsimulation erstmalig auch die Anzahl der gefertigten Blechteile berücksichtigt. Dies wird durch eine stückzahlabhängige Ermittlung der Verschleißkoeffizienten möglich. Die Verschleißprognose erfolgt mit einer am utg entwickelten, iterativen Berechnungssoftware (REDSY), die u. a. auf Ergebnisse der Umformsimulation (PAM STAMP) zurückgreift. Zur erfolgreichen Nutzung von REDSY müssen im Rahmen dieses Projektes die stückzahlabhängigen Verschleißkoeffizienten ermittelt sowie die implementierten Verschleißgesetze an die RP-Verfahren angepasst werden. Das Verschleißmodell muss im Rahmen von experimentellen Versuchen anhand von Umformversuchen mit einer einfachen, rotationssymmetrischen Bauteilgeometrie kalibriert werden. Dazu wird das Verschleißverhalten der Matrizenwirkflächen für die unterschiedlichen Werkzeug-Blechteil-Werkstoffpaarungen betrachtet und die zugehörigen stückzahlabhängigen Verschleißkoeffizienten ermittelt. Dazu steht ein Folge-verbundwerkzeug zur Verfügung, mit dessen Hilfe die erforderlichen umfangreichen Umformversuche zeit- und kostengünstig durchgeführt werden können. Ziel ist es, stückzahlabhängig den quantitativen Werkzeugverschleiß beliebiger Bauteilgeometrien für die untersuchten Werkstoffpaarungen simulativ voraussagen zu können. Die Verifizierung und Validierung des Verschleißmodells erfolgt durch die Verknüpfung mit dem Teilprojekt Alternative Verfahren und Werkstoffe für flexible Umformwerkzeugsegmente, indem der dort beobachtete reale Verschleißfortschritt anhand einer komplexen Geometrie mit den Simulationsergebnissen verglichen und bewertet wird.