Wissensbasierte Wolke FE Simulation von Blechumformprozessen

Das übergeordnete Ziel der Knowledge Based Cloud FE Simulationsmethode ist es, Spezialitäten aus verschiedenen Bereichen in einem einzigen Portal zu kombinieren, um die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit von Umformprozesssimulationen zu verbessern, ohne die Schwierigkeit ihrer Verwendung wesentlich zu erhöhen. Diese Methode kann dazu beitragen, wichtige Fragen im Bereich der Blechumformung zu beantworten, wie z. B. die erfolgreiche Einstellung der Parameter für die erfolgreiche Umformung von Komponenten und die Vorhersage der Lebensdauer von Umformwerkzeugen. Eine große Stärke dieser Methodik besteht darin, dass sie es ermöglicht, fortschrittliche Vorhersagemodelle mit jeder FE-Simulationssoftware zu verwenden, ohne dass Änderungen an den Modellen selbst erforderlich sind.

Im Allgemeinen können Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, sie aufgrund der Benutzeroberfläche mit sehr geringen Schwierigkeiten verwenden. Die visuelle Demonstration zeigt, wie einfach es ist, fortschrittliche Vorhersagemodelle in konventionelle FE-Simulationen einzubeziehen. In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie die KBC-FE-Berechnung zur Vorhersage der Umformbarkeit in einem Warmumformprozess verwendet werden kann.

Starten Sie ein neues Projekt in der FE-Simulationssoftware. Wählen Sie beim Speichern des Projekts den Prozess als Stempelwarmumformung und den Solver-Typ als PAM-AutoStamp aus. Importieren Sie als Nächstes die Türinnenmatrize, indem Sie zuerst auf die CAD-Importwerkzeuge klicken, benennen Sie das importierte Objekt als Matrize, schalten Sie die Warmumformstrategie um, um die Werkzeuge zu vernetzen, und importieren Sie dann die IGS-Geometriedatei für die Türinnenseite und übertragen Sie sie in die grafische Oberfläche.

Wiederholen Sie nun den Vorgang, um den Loch- und Rohlingshalter zu importieren. Klicken Sie anschließend auf der Registerkarte "Setup" auf "Leer". Klicken Sie dann im Leerzeichen-Editor auf Leerzeichen hinzufügen.

Legen Sie das neue Objekt als leer fest, und legen Sie den Typ als Oberfläche leer fest. Wählen Sie nun Kontur als Definitionstyp und importieren Sie die leere Form, indem Sie auf Aus CAD-Datei importieren klicken. Definieren Sie unter Netzoptionen die Verfeinerung als ausgeschossene Ebene, und wählen Sie Ebene eins aus.

Deaktivieren Sie dann die automatische Vernetzung, und legen Sie die Netzgröße auf vier Millimeter fest. Fahren Sie mit der Definition der Materialeigenschaften im Blanko-Editor fort. Klicken Sie auf der Registerkarte Material auf Material laden und wählen Sie das Material AA-sechs-null-acht-zwei aus.

Stellen Sie die Abrollrichtung auf X gleich eins ein. Stellen Sie die Platinendicke auf zwei Millimeter und die Anfangstemperatur des Rohlings auf 490 Grad Celsius ein. Gehen Sie als Nächstes auf die Registerkarte Setup, klicken Sie auf Prozess und wählen Sie das Plus-Symbol aus, um ein neues Makro zu laden.

Navigieren Sie dann zum Ordner für die Stempelwarmumformung und wählen Sie die GPA-Datei für die HF-Validierung mit doppelter Aktion aus. Aktivieren Sie im Dialogfeld "Anpassen" die Objekte Rohling, Stanze, Stanze und Rohlingshalter. Aktivieren Sie auf der Registerkarte "Stufen" die Option "Schwerkraft", "Halten", "Stempeln" und "Abschrecken".

Stellen Sie nun alle Parameter in den Attributen des Objekts auf der Registerkarte Aufbau so ein, dass sie mit dem tatsächlichen Versuchsaufbau übereinstimmen. Stellen Sie die Wärmeübergangskoeffizienten in Abhängigkeit von Spalt und Anpressdruck ein. Klicken Sie dann auf das Häkchen-Symbol, um das Setup auf Fehler zu überprüfen, und wenn es keine gibt, klicken Sie auf das Berechnungssymbol, um die Simulation auf dem Host-Computer zu starten.

Nachdem Sie die Ergebnisse beobachtet haben, führen Sie ein Skript aus, um die Konturwerte für die Hauptdehnung, die Nebendehnung und die Temperaturkontur für alle Elemente aus allen Simulationszuständen als ASCII-Dateien zu exportieren, und speichern Sie dann die Dateien. Durch diese Verwertung der Daten werden keine Informationen über die Geometrie des Bauteils an das Online-Portal übertragen, wodurch vertrauliche Informationen geschützt sind. Greifen Sie jetzt auf Smart Forming zu, das neu geschaffene Portal für KBC-FE-Simulationen, und melden Sie sich mit Ihrem eigenen Benutzerprofil an.

Wählen Sie das Modul zur Vorhersage der Formgrenze aus, und exportieren Sie die Simulationsergebnisdateien auf den Cloud-Computer. Geben Sie dann die Anzahl der Zustände in der Simulation ein, geben Sie die Simulationsdetails und -parameter manuell ein und starten Sie die Berechnung. Nachdem die Berechnung durchgeführt wurde, laden Sie die Ergebnisse vom Cloud-Computer herunter, um sie in Ihrer FE-Simulation zu visualisieren.

Laden Sie dann den Endzustand der FE-Simulationsergebnisse, und klicken Sie auf der Registerkarte coutours auf Importiert und dann auf skalare Werte. Wählen Sie ASCII, um die Ergebnisse der Grenzumformungsgrenzvorhersage anzuzeigen. In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie die KBC-FE-Berechnung zur Vorhersage der Werkzeugstandzeit unter Verwendung eines alternativen Umformprozesses verwendet werden kann.

Erstellen und benennen Sie ein neues Simulationsprojekt in der FE-Simulationssoftware. Wählen Sie beim Speichern des Projekts den Prozess als Standardstempel und den Solver-Typ als PAM-AutoStempel aus. Importieren Sie anschließend die Werkzeuggeometrie, indem Sie auf das Importwerkzeug CAD klicken.

Importieren Sie dann die U-förmige Matrizen-IGS-Geometriedatei und übertragen Sie sie in die grafische Oberfläche. Wählen Sie die Validierungsstrategie für die Vernetzung von Werkzeugen aus, und legen Sie die Netzgröße auf zwei Millimeter mit einem maximalen Winkel von fünf fest. Benennen Sie das importierte Objekt als Stanze.

Importieren Sie auf die gleiche Weise den Loch- und Rohlingshalter. Klicken Sie nun unter "Setup" auf "Leerzeichen" und fügen Sie im Leerzeichen-Editor ein Leerzeichen hinzu. Legen Sie das neue Objekt als leer fest, und wählen Sie dann den Typ als Fläche leer aus.

Wählen Sie dann vier Punkte für den Definitionstyp aus, und legen Sie die Größe des Leerzeichens auf 120 x 80 Quadratmillimeter fest. Stellen Sie sicher, dass die automatische Vernetzung deaktiviert ist, und legen Sie die Netzgröße auf einen Punkt von fünf Millimetern fest. Definieren Sie nun die Materialeigenschaften im Blanko-Editor.

Klicken Sie auf Material laden unter der Registerkarte Material und wählen Sie als Materialeigenschaften das Material AA fünf-sieben-fünf-vier H eins-eins aus. Stellen Sie dann die Rohlingsdicke auf einen Punkt fünf Millimeter mit einer Anfangstemperatur von 20 Grad Celsius ein. Fahren Sie fort, indem Sie auf der Registerkarte "Setup" auf "Verarbeiten" klicken und das Plus-Symbol auswählen, um ein neues Makro zu laden.

Navigieren Sie zum Ordner Stempeldurchführbarkeit und wählen Sie die GPA-Datei mit doppeltem Stempelpunkt aus. Aktivieren Sie im Dialogfeld "Anpassen" den Rohling, die Stanze, den Stempel und den Rohlingshalter. Aktivieren Sie unter den Stufen das Stempeln.

Stellen Sie nun alle Parameter in der Simulation so ein, dass sie dem tatsächlichen Versuchsaufbau entsprechen. Klicken Sie anschließend auf Einchecken in der Einrichtung, um sicherzustellen, dass keine Fehler gemacht wurden. Klicken Sie nun auf das Berechnungssymbol und starten Sie die Berechnung für eine U-förmige Biegesimulation mit 11 Zuständen auf dem Host-Computer.

Wenn die Simulation abgeschlossen ist, führen Sie ein Skript aus, um ASCII-Dateien mit den Koordinatendaten und den Kontaktdruckdaten für die Matrize zu exportieren. Wählen Sie dann im Smart Forming Portal das Modul zur Vorhersage der Werkzeuglebensdauer aus, geben Sie die Simulationsdetails und die Anzahl der Zustände in der Simulation manuell ein und exportieren Sie die Simulationsergebnisdateien auf den Cloud-Computer. Starten Sie dann die Berechnung.

Sobald die Berechnung abgeschlossen ist, laden Sie die Ergebnisse herunter und zeigen Sie ihren endgültigen Zustand in der FE-Simulationssoftware an. Gehen Sie dazu auf die Registerkarte Konturen, klicken Sie auf Importiert und dann auf skalare Werte. Wählen Sie dann ASCII aus, um die Ergebnisse der Standzeitvorhersage anzuzeigen.

Die anfängliche Rohlingsform, die aus einem konventionellen Kaltumformverfahren übernommen wurde, wurde in der KBC-FE-Simulation verwendet. Experimentelle Ergebnisse mit dieser Form zeigten, dass nach dem Warmprägen große Versagensstellen sichtbar waren. Nach einer Iteration der Optimierung der Rohlingsform wurde eine fast vollständig erfolgreiche Platte mit viel weniger Einschnürung geformt.

Zu erkennen ist, dass an den Taschen in der oberen rechten und linken Ecke des Panels noch ein Hinweis auf Einschnürungen zu sehen ist. Nach weiterer Optimierung wurde eine Rohlingsform ohne sichtbare Einschnürung auf der Platte erhalten. Die optimierte Rohlingsform wurde durch Heißprägeversuche auf einer vollautomatischen Produktionslinie verifiziert.

Um die Auswirkungen der Platinenhaltekraft auf die Werkzeugstandzeit zu untersuchen, wurden drei Rohlingshaltekräfte untersucht. Bei einer konstanten Umformgeschwindigkeit von 250 Millimetern pro Sekunde über 300 Umformzyklen verringerte sich die verbleibende Codierdicke mit zunehmender Rohlingshaltekraft. Die grafische Darstellung des Drucks und der verbleibenden Codierdicke entlang des krummlinigen Abstands der Matrize zeigte, dass der Verschleiß der Codierung hauptsächlich am Einlaufradius der Matrize auftrat.

Die beiden Spitzenwerte der Codierung der Dickenreduzierung entsprechen den Spitzen des Drucks. Durch die sofortige Entwicklung der Vorhersagemodelle und deren Implementierung als Module auf dem Smart Forming Portal kann die Genauigkeit kommerzieller FE-Simulationen ohne den Einsatz komplizierter Unterprogramme unermesslich gesteigert werden. Bei diesem Verfahren ist zu beachten, dass verschiedene Module entsprechend der zu simulierenden Blechlegierung kalibriert werden müssen.

Neben der Vorhersage der Umformgrenze und der Standzeit können mit dieser Technik möglicherweise auch andere Merkmale von Umformprozessen erfasst werden, wie z. B. die marchistrukturelle Entwicklung und die Vorhersage der Nachformfestigkeit. Dies impliziert, dass Spezialisierungen führender Wissenschaftler aus der ganzen Welt nun miteinander verknüpft werden können, indem die Arbeiten in der Metallumformung in Form von Modulen eingebracht werden. Die Auswirkungen dieser Technik erstrecken sich auch auf Big Data.

Informationen über die Umformbedingungen aus zahlreichen Prozessen können für relevante Analysen als Leitfaden für zukünftige experimentelle Arbeiten und Modellentwicklungen zusammengeführt werden.