TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Bild 4: Vergleich der gemessenen und berechneten Bauteilgeometrie in Abhängigkeit der Vernetzungsstrategie
Bilder: Autoren
Wie aus Bild 2 bereits
hervorgeht,
führt die Vernetzung
des Bauteils
zu einer abweichenden
Darstellung
der finalen
Bauteilgeometrie.
Quantitativ
sind diese
Abweichungen
in Bild 4 anhand
eines
Profilschnitts
dargestellt
und zudem
mit der tatsächlich
gemessenen
Bauteilgeometrie
verglichen.
Die experimentelle
Vermessung
wurde dabei
mit Hilfe eines Konfokalmikroskops
(nanofocus
μSurf expert) durchgeführt.
Der Vergleich
ergibt,
dass die Vernetzungsstrategie
einen erheblichen
Einfluss
auf die Ergebnisgüte
aufweist.
Die Abweichung
für die Vernetzungsstrategie
VS1 im
Bereich
des Außendurchmessers
beträgt
15 Prozent, wohingegen
beide Vernetzungsstrategien
im Nutgrund
eine gute Übereinstimmung
aufweisen.
Im Gegensatz
dazu ist die Abweichung
von
Vernetzungsstrategie
VS2 in diesem
Bereich
mit 2 Prozent
beziehungsweise
weniger
als 0,01 mm deutlich
geringer.
Die maßlichen
Abweichungen
sind in diesem
Fall so gering,
dass diese
im Bereich
der Toleranz
eines M10-Außengewindes
nach DIN ISO 965-1 liegen.
Die höheren
Abweichungen
bei Verwendung
der VS1 ergeben
sich
aufgrund
der hohen
Anzahl
erforderlicher
Neuvernetzungen
im
Zusammenspiel
mit der geringen
Auflösungsgüte
des Bauteils
im
grob vernetzten
Volumen,
was zu einem Informationsverlust
führt.
ZUSAMMENFASSUNG
UND FAZIT
Die Wahl einer geeigneten
Vernetzungsstrategie
ist Voraussetzung,
um Profilwalzprozesse
mit hoher
Genauigkeit
abbilden
zu
können.
Eine ausschließlich
hohe Auflösung
der Kontaktzone,
1 Klocke, F.: Fertigungsverfahren, Springer, Berlin, 2006
2 Groche, P., et al.: Incremental Bulk Metal Forming, in CIRP
Annals – Manufacturing Technology, 2007, 56, pp. 635 – 656
3 Lee, M.C., et al.: New Finite-Element Model of Thread
Rolling, Steel Research International, 81(9) 2010, pp. 214 – 217
wie bei typischen
Fließpressprozessen
üblich,
ist hierbei
nicht
zielführend.
Aufgrund
der hohen Anzahl
an Neuvernetzungsschritten
im Zusammenspiel
mit der geringen
Netzauflösung
in
den umgebenden
Bereichen
führt dieses
Vorgehen
zu einer unzufriedenstellenden
Geometrieabbildung.
Die hierbei
jedoch
erforderlichen
hohen Simulationszeiten
können
durch Parallelisierung
der Berechnung
erheblich
reduziert
werden.
Die hier dargestellten
Ergebnisse
zeigen,
dass mit modernen
Simulationsmethoden
eine Prozessmodellierung
des Profilwalzens
mit hoher
Güte möglich
ist. Ausgehend
hiervon
kann die
numerische
Simulation
nun dazu
genutzt
werden,
Profilwalzprozesse
systematisch
auszulegen.
Neben einer deutlichen
Kosten
und Zeitreduktion
gegenüber
dem konventionellen
Vorgehen
bietet
dieser
Ansatz
auch die Möglichkeit,
derzeit
als
nicht walzbar
geltende
Bauteilgeometrien
zu erschließen
und
so das herstellbare
Produktspektrum
zu erweitern.
Das IGF-Vorhaben
18395 N der Forschungsvereinigung
Forschungsgesellschaft
Stahlverformung
e. V. (FSV) wurde
über
die AiF im Rahmen
des Programms
zur Förderung
der industriellen
Gemeinschaftsforschung
(IGF) vom Bundesministerium
für Wirtschaft
und Energie aufgrund
eines Beschlusses
des Deutschen
Bundestages
gefördert.
Die Langfassung
des Abschlussberichtes
kann bei der FSV, Goldene
Pforte 1,
58093 Hagen, angefordert
werden.
massivUMFORMUNG | MÄRZ 2018 67