Weiterentwicklung eines Berechnungsansatzes zur FE-Simulation des Werkzeugverschleißes bei Schmiedeprozessen unter Verwendung von Rigid-Body-Elementen (T10*)

在这一年里，能源和罗斯托克能源公司将在德国取得巨大的成功。该工厂的产品结构和对Bauteilen的支持使其成为一个巨大的生产基地。Für die Herstellung hoch belasteter Bauteile，beispielsweise im Automobilbe-reich，bietet die umformtechnische Fertigung großes Potenzial.这是一个很好的例子. a.通过一种良好的材料和机械性能，在复杂的零件几何结构上进行零件的制造。Während eines Warmformprocess sind die Schmiedewerkzeuge hohen thermischen，tribologischen，chemischen and mechanischen Belastungen ausgesetzt.该Belastungen haben einen Verschleisure der Werkzeugfunktionsflächen und somit eine verringerte Maßhal-tigkeit und Qualität der geschmiedeten Bauteile zur Folge.这是一个工作的结束。Neben einer Erhöhung der Werkzeugstandzeiten is daher das Ziel einer angepassten Fertigungsplanung die Vermeidung von vorzeitigem verschleitung-bedingtem Werkzeugausfall.在高强度的Ausfallzeiten aufgrund von Produktionsstill-stand zu vermeiden，韦尔登große Answergungen unternommen，一个现实的Prognose der Werkzeugstandzeit schon in der Konzeptionalase geben zu knnen.本文介绍了用有限元法进行数值模拟的方法。Mit Hilfe der FEM ist eine realitätsnahe Vorhersage des Materialflusses，der Formfüllung，der Umformkraft，der thermisch bedingten Bauteil-schrumpfung sowie der Temperatur- und Spannungsfelder während des Umformprozesses möglich.工作时间的限制还没有技术上的限制. Die gezielte Programmerweiterung durch Implementierung von Unterschen in kommerzielle FE-Systeme ermöglicht die Berechnung der verschleißrelevanten Prozessgrö-ßen an Schmiedewerkzeugen.Die FE-gestützte Bestimmung der Werkzeugbelastungen für die Verschleißberechnung ist bislang努尔mit elastischer Werkzeugmodellierung möglich.他们得到了一个大的元素和一个高的搜索引擎。一种新的最佳减阻减阻元件和减阻元件是刚性体元件减阻减阻元件（RB-元件）的重要组成部分。这是基于一个星型的元素公式，但它也是一种分析潜力，可以用于增强工作效率的分析。IFUM新开发的Reibmodels在FE-Programmsystem simulfact中的实现和应用，使许多研究工作得以完成。这些研究工作主要是为了简化建模过程，并对结果进行分析。Die numerischen Ver-schleißberechnungen erfolgen an den beiden Schmiedeprozessen“Napf”und“Ritzelwelle”aus dem Sonderforschungsbereich 489（SFB 489）.新概念概念的验证是通过对具有一般概念的数字概念的实验数据进行分类和验证来实现的。

In Zeiten sich verknappender Energie- und Rohstoffressourcen werden große Anforderungen an die Herstellung von Gütern gestellt. Der werkstoffseitige Leichtbau und die belastungsop-timierte Auslegung von Bauteilen stellen große Herausforderungen an die produzierenden Unternehmen. Für die Herstellung hoch belasteter Bauteile, beispielsweise im Automobilbe-reich, bietet die umformtechnische Fertigung großes Potenzial. Die Verfahren der Blech- und Massivumformung zeichnen sich u. a. durch eine gute Materialausnutzung und der Möglich-keit einer belastungsangepassten Bauteilgestaltung bei komplexer Bauteilgeometrie aus.Während eines Warmumformprozesses sind die Schmiedewerkzeuge hohen thermischen, tribologischen, chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Diese Belastungen haben einen Verschleiß der Werkzeugfunktionsflächen und somit eine verringerte Maßhal-tigkeit und Qualität der geschmiedeten Bauteile zur Folge. Schließlich kommt es dadurch zu einem Ausfall der Werkzeuge. Neben einer Erhöhung der Werkzeugstandzeiten ist daher das Ziel einer angepassten Fertigungsplanung die Vermeidung von vorzeitigem verschleiß-bedingtem Werkzeugausfall. Um kostenintensive Ausfallzeiten aufgrund von Produktionsstill-stand zu vermeiden, werden große Anstrengungen unternommen, eine realitätsnahe Prog-nose der Werkzeugstandzeit schon in der Konzeptionsphase geben zu können. Dazu wer-den die während der Umformung auftretenden Werkzeugbelastungen durch den Einsatz der Finite-Element-Methode (FEM) ermittelt. Mit Hilfe der FEM ist eine realitätsnahe Vorhersage des Materialflusses, der Formfüllung, der Umformkraft, der thermisch bedingten Bauteil-schrumpfung sowie der Temperatur- und Spannungsfelder während des Umformprozesses möglich. Die Berechnung der Werkzeugstandzeit ist heutzutage jedoch noch nicht Stand der Technik. Die gezielte Programmerweiterung durch Implementierung von Unterroutinen in kommerzielle FE-Systeme ermöglicht die Berechnung der verschleißrelevanten Prozessgrö-ßen an Schmiedewerkzeugen.Die FE-gestützte Bestimmung der Werkzeugbelastungen für die Verschleißberechnung ist bislang nur mit elastischer Werkzeugmodellierung möglich. Dies geht jedoch mit einer gro-ßen Elementanzahl und einem hohen Rechenaufwand einher. Ein neuer Ansatz zur opti-mierten Verschleißvorhersage an Schmiedewerkzeugen ist die Weiterentwicklung der Ver-schleißberechnung unter Einsatz von Rigid-Body-Elementen (RB-Elementen). Diese basie-ren auf einer starren Elementformulierung, besitzen jedoch ein erweitertes Analysepotenzial in Bezug auf die Berechnung der auftretenden Werkzeugbelastungen. Eine weitere Verbes-serung der Prozessauslegung soll durch die Implementierung und Anwendung des am IFUM neu entwickelten Reibmodells in das FE-Programmsystem simufact.formingGP 9.0 der Firma Simufact Engineering GmbH erreicht werden.Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Reduzierung des Modellierungs- und Berech-nungsaufwandes sowie eine Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit. Die numerischen Ver-schleißberechnungen erfolgen an den beiden Schmiedeprozessen „Napf“ und „Ritzelwelle“ aus dem Sonderforschungsbereich 489 (SFB 489). Die Validierung des neu entwickelten Berechnungsansatzes erfolgt durch die Gegenüberstellung und den Vergleich der experi-mentellen Daten mit den generierten numerischen Berechnungsergebnissen.