Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur bauteilgeometrischen Rückfederungsminimierung

Der Aufwand zur Erzielung maßhaltiger Bauteile nimmt durch immer schwieriger umzuformende Werkstoffe weiter zu. Die damit verbundenen Entwicklungszeiten und -kosten sind von hoher technischer und wirtschaftlicher Relevanz für jeden neuen Modellanlauf, z. B. in der Automobilindustrie. Beim Bau von Umformwerkzeugen zur Herstellung komplexer Karosserieteile mit unregelmäßiger Geometrie ist die elastische Rückfederung des Umformteils bis heute einer der größten Kostentreiber. So müssen ca. 20-25% der Gesamtkosten aufgewendet werden, um die durch Rückfederung entstehenden Geometrieabweichungen zu kompensieren. 

Im Bereich der werkzeugflächenbasierten Rückfederungskompensation existieren bereits gute Lösungen, die ein im Mittel maßhaltiges Bauteil erzeugen. Die mit dem Bauteil und dem Prozess einhergehende Prozessstreuung (Streuung der Bauteilabmessungen) kann dadurch jedoch nicht beeinflusst werden. 

Das Risiko Ausschussteile zu produzieren besteht, wird jedoch durch sehr kostenintensive 100%-Prüfungen umgangen, diese entfällt jedoch nach einem Nachweis der Prozesssicherheit. Es wäre somit wünschenswert ein Berechnungstool zur Hand zu haben, mit dem die Prozessstreuung eines Bauteils hinsichtlich der Rückfederung bereits während der Machbarkeitsuntersuchung des Bauteils minimiert werden kann. Dies führt zum einen dazu, dass der Aufwand für spätere Maßnahmen zur Rückfederungskorrektur am Werkzeug minimiert wird und zum anderen der Ausschuss weiter minimiert wird.

Im Produktentstehungsprozess wird die Betrachtung der Prozessstreuung aktuell nicht früh genug durchgeführt. Anzustreben ist eine Robustheitsanalyse bereits im frühen Bereich der Machbarkeitsuntersuchung, da hier Bauteiländerungen mit geringerem Aufwand und Kosten umsetzbar sind.

• Prozessablauf zur bauteilgeometrischen Rückfederungsminimierung
• Automatisierte Erzeugung des benötigten Spannungszustands
• Parametereinstellungen für die Topologieoptimierung an den Bauteilen
• Bewertungsleitfaden zur Ergebnisinterpretation der Bauteilbereiche für die Versteifung
• Auswahlhilfe für die korrekte Sickenform im betreffenden Bauteilbereich
• Parameteranalyse in Bezug auf die Einzelversteifungen
• Vergleich der Prozessstabilität vor und nach der Bauteilversteifung