Entwicklung einer simulationsgestützten Optimierung für das Biegen und Prägen von Stahlrohren

Abstract

Die steigenden Anforderungen im Automobilbereich wie beispielsweise der Leichtbau erschweren zunehmend die Kaltumformbarkeit von Abgasrohren. Damit kleine und mittlere Unternehmen weiterhin konkurrenzfähig bleiben können, müssen verstärkt Simulationen genutzt werden, um die Entwicklung neuer Werkzeuge zu beschleunigen und kostengünstiger zu gestalten. Ziel der Arbeit ist der Aufbau eines simulationsgestützten Optimierungstools, das innerhalb kürzester Zeit Werkzeugeinstellungen für den Biegeprozess und den Prägeprozess nach benutzerdefinierten Anforderungen ermitteln kann. Damit die Simulationen und die Optimierungen durch einfache Parametervariationen automatisiert ausgeführt werden, wird eine graphische Benutzeroberfläche entwickelt. Reale Umformprozesse werden zur Beurteilung und zur Validierung der Simulationsmodelle verwendet. Da herstellungsbedingte Werkstücktoleranzen den Umformprozess beeinflussen können und somit eine Vorhersage deutlich erschweren, werden verschiedene Werkstückeinflüsse auf das Simulationsergebnis analysiert. Zur Optimierungsgrundlage werden verschiedene Werkzeugparameter variiert und ihr Einfluss auf die Umformung untersucht. Die Ergebnisse werden in prozessspezifische Datenbanken gespeichert und ermöglichen über die graphische Benutzeroberfläche die Optimierung der Werkzeuge für das Rohrbiegen und das Rohrprägen.

Increasing requirements in the automotive sector, such as lightweight construction, increasingly complicate the cold forming of exhaust tubes. In order to keep small and medium-sized enterprises competitive, simulation-based solutions must be created to accelerate the development of new tools and make them more cost-effective. The aim of the work is the development of a simulation-supported optimization tool which can determine tool settings for the bending process and the embossing process according to user-defined requirements within a very short time. A graphical user interface is developed to automate simulations and optimizations by simple parameter variations. Real forming processes are used to evaluate and validate the simulation models. Since production-related workpiece tolerances can influence the forming process and thus make prediction considerably more difficult, various workpiece influences on the simulation result are analyzed. As a basis for optimization, various tool parameters are varied and their influence on the forming process is investigated. The results are stored in process-specific databases and enable the optimization of tools for tube bending and tube embossing via the graphical user interface.