FE-Analyse des wirkmedienbasierten Wölbstrukturierungsprozesses von Feinblechen und seine Auswirkungen auf das Verhalten charakteristischer Leichtbauwerkstücke

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Ziel dieses überwiegend theoretischen Vorhabens ist die Untersuchung des Wirkmedienbasierten Wölbstrukturierungsprozesses und der damit verbundenen Verbesserung der Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften von dünnen Feinblechen mit Hilfe der FEM. Das Prinzip des Wölbstrukturierens beruht darauf, daß ein dünnwandiges Material in gekrümmter Form einseitig mit einfachen Werkzeugelementen abgestützt, bei Druckbeaufschlagung von der Gegenseite in ein regelmäßiges charakteristisches, sich selbst organisierendes natürliches Beulmuster springt. Üblicherweise entstehen quadratische, recht- oder sechseckige, von Zeile zu Zeile um eine halbe Beulbreite versetzte Einzelbeulen. Die Druckbeaufschlagung kann durch ein hydraulisches oder elastomeres Wirkmedium erzeugt werden. Letzeres wird auf einer Walze aufgebracht, so daß auch Flachmaterialien im quasi kontinuierlichen Prozeß beulstrukturiert werden können. Dieses erfordert allerdings anschließend einen speziellen Richtvorgang. Die Steifigkeitserhöhungen liegen weit oberhalb, die Plastifizierung der Bleche weit unterhalb derjenigen, die sich mit konventionellen Prägeverfahren durch abbildende Umformwerkzeuge erzielen lassen. Als Vorgehensweise ist geplant, zunächst mit Hilfe der FEM das Verfahren der Beulstrukturierung zu durchdringen, die erzeugbaren Beulmuster in Abhängigkeit vom Wirkmediendruck zu optimieren und den Festigkeitsgewinn an einfachen Strukturen rechnerisch vorauszusagen. Dieses soll durch Experimente begleitet werden. In einer späteren Projektphase soll die gleiche Vorgehensweise auf den Walz- und den anschließenden Richtprozeß angewandt werden.