1. Zwischenkolloquium des BMBF Projektes PU2000 IMAUF
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.