Schnelle inverse Materialflusssimulation für die Massivumformung mittels der dreidimensionalen Mediale-Achse-Transformation

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Ziel dieses Forschungsvorhabens ist das Bereitstellen einer schnellen rückwärtsgerichteten Materialflusssimulation in der Warmmassivumformung zur konstruktionsbegleitenden Modellierung von Zwischenformgeometrien. Die Formgebung und der Materialfluss in der Warmmassivumformung sind maßgeblich von der Geometrie der Werkzeuge abhängig. Basierend auf einer geometrischen Analyse der Werkzeuggeometrie wird davon ausgegangen, dass die Materialbewegung im Mittel auf so genannten Verdrängungsbahnen stattfindet, die parallel zu den Längsachsen der Haupt- und Nebenformelemente eines Schmiedeteils verlaufen. Der Werkstofffluss wird stets in Richtung des kleinsten Zwanges verlaufen. Die geometrische Form der Werkzeuge stellt hierbei ein Maß für die Materialbewegung dar. Beispielsweise fließt das Material in enge Rippen oder Stege erschwert hinein. Ausgehend von der Werkzeuggeometrie kann mit Hilfe der Mediale-Achse-Transformation ein geometrisches Materialflussmodell hinsichtlich der Richtung und der Menge der Materialbewegung aufgestellt werden. Mit diesem Modell lassen sich schnell rückwärtsgerichtete Materialflusssimulationen durchführen. Konstruktionsbegleitend kann damit dem Konstrukteur bei der Auslegung und Modellierung der Stadienfolge durch erste Ansätze für das geometrische Aussehen der Zwischenformen geholfen werden. Die Berechnungszeiten sollen deutlich unter einer Stunde betragen, um damit die zeitaufwendige Entwicklungsphase erheblich zu beschleunigen.