1. Zwischenkolloquium des BMBF Projektes PU2000 IMAUF

„Innovative Methoden zur Auslegung von Umformwerkzeugen

 im Fahrzeugbau“, 16.07.2008, Düsseldorf, Stahlinstitut VDEh

 

Vorstellung des Projektes IMAUF: Zielsetzungen und Verknüpfung der Teilprojekte und Arbeitspakete

 

C. Ziebert1, K. Roll2

 

1Institut für Materialforschung I, Forschungszentrum Karlsruhe

2Daimler AG, Werk Sindelfingen HPC B512, 71059 Sindelfingen

 

Das Projekt "Innovative Methoden zur Auslegung von Umformwerkzeugen im Fahrzeugbau" ist ein vom BMBF seit dem 01.03.2007 gefördertes Verbundprojekt mit einer Laufzeit von drei Jahren. Die Partner auf der Institutsseite sind das Forschungszentrum Karlsruhe - Institut für Materialforschung I, das Fraunhofer Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen, das Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen - Lehrstuhl für Fertigungstechnologie und die Universität Stuttgart - Institut für Umformtechnik. Auf der Industrieseite nehmen die Daimler AG, die Dynamore GmbH, die Gesellschaft für numerische Simulation mbH, das Sächsische Technologie Zentrum gGmbH, das Technologiezentrum für Oberflächentechnik GmbH, die ThyssenKrupp Steel AG und die Volkswagen AG teil. Ziel dieser 12 Partner ist es, erstmals die grundlegenden Innovationen aus den F&E-Arbeiten der Bereiche Blechumformung, rechnergestützte Simulations­methoden, Plasmabeschichtungstechnik und Oberflächen­modifizierung zusammenzuführen, in den produzierenden Unternehmen der Automobi­lindustrie zu erproben, im Erfolgsfall umzusetzen und in Qualifizierungsmaßnahmen überzuführen. Hauptziele sind die Verringerung der Herstellzeit und der Herstellkosten, die Steigerung der Herstellgenauigkeit der Blechformteile und die Verlängerung der Werkzeugstandzeiten, bzw. die Verringerung der Pflegezeiten.

Dazu ist als erster Schritt der Übergang von der Prozesssimulation mit starren Werkzeugen hin zur Anlagensimulation mit elastischen Werkzeug- und Maschinen­eigenschaften erforderlich. Weiterhin ist die Wärmeentwicklung durch Umformung und Reibung wichtig; sie ist oberflächen- und hubzahlabhängig und wird z .Z. nicht berücksichtigt. Auch zur Simulation des Werkzeugverschleißes ist sie notwendig. Ein weiterer zentraler Aspekt ist die Modellierung und die numerische Simulation der Feinblech-Mikroumformung in der Zone der Kontaktflächen zur Verbesserung der Topographie der Oberflächen.

Die Verschleißbeständigkeit der Umformwerkzeuge soll durch eine Oberflächen-funktionalisierung mit neuartigen nanoskaligen Beschichtungen im System V-C-Al-N erhöht werden. Einen besonderen Schwerpunkt stellen die tribologischen Anforderungen an die Beschichtung dar. Erstmals sollen durch neuartige PVD-Prozesse ortsabhängig einstellbare Reibwerte zur Optimierung des Umformprozesses durch Steuerung des Blechflusses erreicht werden. Im Bereich der Matrizenrundung und unter dem Blechhalter werden geringe Reibkräfte gefordert, um die Umformkräfte niedrig zu halten. Am Stempel sollten dagegen höhere Reibzahlen vorliegen, um das Reißen der Bleche zu verhindern.

In einer weiteren Simulationsstufe soll durch die virtuelle Werkzeuginbetriebnahme eine zeitliche Verkürzung von Werkzeugerprobung und Werkzeugeinführung erreicht werden. Die Produktionsplanung soll durch Vorausbestimmung der möglichen Produktionshubzahl verbessert werden. Durch die Kopplung der beschriebenen Simulationsmethoden wird die Gestaltung einer effizienten Prozesskette auch für Kleinstserien- und lukrative Nischenprodukte ermöglicht.