Autoform: Software für Blechbearbeitung Stabile Prozesse dank Simulation

Beim Pressen, Tiefziehen und Stanzen von Karosseriebauteilen hat Simulationssoftware von Autoform bei der Weser Metall Umformtechnik (WMU) deutlich die Prozesssicherheit verbessert.

Rohkarossen bestehen aus mehreren hundert einzelnen Blechteilen. Jedes davon ist innert der vorgegebenen Zeit zuverlässig zu produzieren. Das gelingt allerdings nicht immer prozesssicher. So gab es beim Tiefziehen eines Längsträgers bei WMU wiederholt Risse nahe einer Schweissnaht in den Tailor Welded Coils.

Instabile Prozesse

Plangerichtete und mit einer Schlagschere geschnittene Bleche werden in das Presswerkzeug eingelegt und mit einer Crashform umgeformt. Dabei ergaben sich unregelmässig wiederholt an einigen Blechen Risse. Bis zum Erkennen der Risse haben die Längsträger im Transferwerkzeug bereits neun Umformstufen durchlaufen. Um eine unsichere Produktion auszuschliessen, unterbrachen die Umformtechniker die Produktion und sonderten bis zu 20 Coils aus. Sie veranlassten unverzüglich Werkstoffanalysen beim Zulieferer der Bleche. Ungleiche und wechselnde Eigenschaften der Bleche konnten ausgeschlossen werden. Nach Ansicht der Experten gründeten die Risse auf Verschleiss an den Kanten der Schneidwerkzeuge zum Besäumen der Platinen.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Simulation erkennt Ursachen

Basierend auf aktuellen Daten simulierten die Spezialisten bei WMU mithilfe der Software Autoform Forming die Prozesse im Schneidwerkzeug. Simuliert wurde in der Cloud, die der Softwarehersteller Autoform zur Verfügung stellt. Beabsichtigt war, den Prozess mit passenden Versagenskriterien abzubilden. Mithilfe der Funktion Cracks zeigte die Software, dass ein Zusammenhang zwischen dem Verschleiss am Schneidwerkzeug und der Rissempfindlichkeit an den Kanten der Platine besteht. Weil die Empfindlichkeit im verschlissenen Zustand bei 1,33 (1 gleich Versagen) und im scharfen bei 0,95 lag, zeigte die Simulation auch, dass bereits in einem nicht verschlissenen Werkzeug Risse auftreten können. Das bestätigte die Beobachtungen des Personals beim Automobilzulieferer. Allerdings gab es zunächst keine schlüssigen Erklärungen für dieses Verhalten.

Gemeinsam mit Software optimieren

Mit den Experten für Simulation beim Softwareunternehmen Autoform entwickelten die Umformtechniker von WMU eine optimierte Beschneidkontur für die Platine. Eine erste Simulation ergab, dass diese bei der Empfindlichkeit auf Risse den Faktor 0,3 bei verschlissener und 0,21 bei nicht verschlissener, scharfkantiger Schneidkontur verwirklichte. Somit ist der Prozess deutlich verbessert und stabiler.
Mathias Rüschenschmidt, Key Account Manager bei Autoform, erläutert dazu wie folgt: «Wir haben durch die Simulation in Autoform deutlich mehr Sicherheit gegen das Versagen der Platinenkante realisiert.»

Auf robuste Prozesse hin analysieren

Die Kantenriss-Empfindlichkeit hängt allerdings auch von den Werkstoffeigenschaften der Platinen ab. Deshalb beabsichtigte man, den Einfluss der Werkstoffeigenschaften vor dem Fertigen eines Schneidwerkzeugs zu analysieren und zu bewerten. Diese Robustheit der Prozesse untersucht WMU mit der Simulationssoftware Autoform-Sigma. Schon seit geraumer Zeit steht diese Software in der Cloud des Softwareunternehmens zur Verfügung. So ist sie stets verfügbar. Sie kann kurzfristig eingesetzt werden und stellt Ergebnisse einer Simulation unverzüglich bereit. Die Umformexperten bei WMU variierten bei ihren Simulationen die Parameter der Tailor Welded Coils. Ergebnisse erhielten sie jeweils innerhalb weniger Stunden. Für die neue Beschnittkontur wurden schliesslich – statistisch abgesichert – Kantenriss-Empfindlichkeiten von 0,095 bis 0,585 bei verschlissenem Schneidwerkzeug berechnet. Das bedeutet mehr als 40 Prozent Sicherheit bis zum Versagen der Blechkante. Dagegen war die Kantenriss-Empfindlichkeit der ehemaligen Platinenkontur unter gleichen Bedingungen und bei variierenden Prozessen zwischen 0,87 und 2,35. Dies erklärt die Beobachtungen bei WMU, dass nur unter speziellen Bedingungen ein sicherer Prozess zu verwirklichen war.

Schneiden der Platine integriert

Zunächst hatte man bei WMU separat zugeschnittene Platinen umgeformt, um die Prozesssicherheit gegen Risse an den Blechkanten zu prüfen und zu verifizieren. Da es keine Beanstandungen gab, fertigten die Spezialisten für Werkzeugbau ein Platinenschneidwerkzeug mit optimierten Schneidkonturen. Nun schneidet dieses Werkzeug die Platinen, die anschliessend in die Transferpresse (7300 mm langer Tisch) eingelegt werden. Das ehemalige Schneiden der Bleche mit einem in die Umformpresse integrierten Schneidwerkzeug entfällt. Mit diesem aktualisierten Prozess konnten sogar die zuvor aussortierten Coils problemlos bearbeitet werden.

Somit liessen sich auch diese noch wirtschaftlich nutzen. Der nunmehr optimierte Prozess hat weitere Vorteile. Die Coils müssen nach dem Anstanzen nicht mehr abgespannt werden. Das vermeidet Neben- und Rüstzeiten. Die hohe Prozesssicherheit verkürzt die Taktzeiten beim Umformen der Längsträger. Zudem entfallen zusätzliche Prüfungen zur Qualitätssicherung. Wie die Spezialisten bei WMU zusammenfassen, hat sich die Simulation der Schneid- und Umformprozesse als rundum profitabel erwiesen. - kmu - SMM

(ID:49414943)