Effizienzsteigerung bei Siebenwurst  Simulation als digitaler Zwilling in der Automobilindustrie

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Siebenwurst Werkzeugbau, spezialisiert auf Umformwerkzeuge für die Automobilindustrie, bietet Leistungen vom Engineering bis zur Tuschierung. AutoForm-Simulation in Zwickau stärkt SWZs Marktinnovationen.

Auch dort beginnt die Arbeit, bevor das eigentliche Werkzeug gefertigt wird, mit der Simulation und dies auf Basis von Normen und Erfahrungen. Alle folgenden Entwicklungsschritte bauen auf den hieraus entstanden Werkzeugflächen auf. Sobald dann Realdaten aus dem Tryout vorliegen, zeigt sich, wie gut Simulation und Realität übereinstimmen. Dann werden die ursprünglichen Annahmen überprüft und mit der Realität abgeglichen. Siebenwurst Werkzeugbau (SWZ) ermittelt dafür beispielsweise die realen Materialkennwerte des Tryout-Materials und vergleicht sie mit den ursprünglich angenommenen Werten aus der Simulation.

Im konkreten Fall einer Frontklappe wurde deutlich, dass erst durch die Integration der tatsächlichen Materialdaten ein stimmiges Bild entstand, sodass die Simulation und das reale Verhalten nahe beieinander waren. Siebenwurst verfolgt dabei einen klaren Ansatz, welcher schon beginnend mit der Angebots- und Engineeringphase den Simulationsprozess beinhaltet. Doch dieser endet nicht mit der Fräsfreigabe. Damit wird die Simulation zum dynamischen Begleiter im Prozess, der kontinuierlich aktualisiert wird und als digitaler Zwilling zur Optimierung während des kompletten Fertigungsprozesses fungiert.

Langjährige Tradition in Sachsen

Mit dieser Methodik, der Software AutoForm und den verwendeten Technologien, hat sich Siebenwurst Werkzeugbau über die letzten Jahre stetig weiterentwickelt und fertigt komplexeste Werkzeuge für unterschiedlichste Blechteile. Die Siebenwurst Werkzeugbau GmbH in Zwickau gründete Geschäftsführer Christian Siebenwurst übrigens zum 1. Januar 1991, nachdem es schon seit den 1980er Jahren Kontakte zum damaligen Reparaturwerkzeugbau des Presswerks Sachsenring gegeben hatte. Relativ schnell wurde eine Konstruktionsabteilung aufgebaut und mit dem Bau von Neuwerkzeugen begonnen, sodass sich aus dem Neuwerkzeugbau heute 50 Prozent des Umsatzes ergeben.

Wir fahren für unsere Kunden auch Vorserien, fertigen Prototypenwerkzeuge und bieten ein umfassendes Servicekonzept für die Instandhaltung der Werkzeuge in der laufenden Teileproduktion.

OneStep-Simulation ist heute die Ausnahme 

Die Softwarelösungen von  AutoForm sind heute fest eingewoben in die Wertschöpfungskette von SWZ. „Das beginnt bei der Kundenanfrage, wo wir mit dem AutoForm-DieDesigner die ersten parametrischen Werkzeugflächen erzeugen“, erklärt David Weber, Leiter Engineering. „Indem hier von Beginn an Prozesssimulationen zum Einsatz kommen, wollen wir schon in der Angebotsphase möglichst nah am Ergebnis sein und damit eine hohe Kostenvorhersagegenauigkeit erreichen.“ Die in vergangenen Jahren eingesetzte OneStep-Simulation stellt heute die Ausnahme dar, da die Absicherung und die Vorhersagegenauigkeit im Vordergrund stehen.

Der Weg zum grünen Bauteil

Konstruiert wird in Zwickau vorrangig mit Catia V5, das als Schnittstelle zum AutoForm-DieDesigner fungiert. „Hiermit können wir die Herstellbarkeit schon sehr detailliert untersuchen. Und zwar noch vor Beauftragung“, unterstreicht David Weber. „Sollte etwas nicht funktionieren, werden notwendige Bauteiländerungen für die Angebotsabgabe festgehalten. Für uns geht es an der Stelle darum, mit möglichst hoher Sicherheit zu einem passenden Angebot zu kommen. Nach der Beauftragung legen wir dann im Detail fest, wie das Teil hergestellt werden soll.“ Die verschiedenen OPs werden im AutoForm-DieDesigner ausgearbeitet. Sollte es der Kunde fordern, setzt SWZ bei der inkrementellen Simulation auch das Plugin TriboForm ein.

„Basierend auf lokalen Größen wie Oberflächenrauheit von Blech und Werkzeug, Beölungsbild und Schmiermittelmenge fließen damit wechselnde Reibungsverhältnisse in die Simulation ein“, fasst Leonard Krauss, Global Key Account Manager bei AutoForm, zusammen. „Gerade bei Aluminium ist dies ein entscheidender Faktor.“ Ist nun eine funktionierende Methode erarbeitet, folgt als fundamentaler Punkt die Rückfederungskompensation, bei der mit dem AutoForm-Compensator analysiert wird, wie das Teil aufspringt und wie man zu einem Bauteil innerhalb der Toleranzvorgaben kommt. „Eingesetzt wird hierbei häufig eine Drawshell-Kompensation, bei der die erste Beschneidestufe so angepasst wird, dass das gezogene Bauteil genau darauf passt“, ergänzt Leonard Krauss.

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Digitales Tuschieren als Game Changer

Dass Siebenwurst stets offen für neue Ansätze ist, zeigt das sogenannte digitale Tuschieren, zu dem im Jahr 2024 ein Pilotprojekt gemeinsam mit AutoForm vorangetrieben wurde. In diesem Fall betraf es ein Doppelwerkzeug für die BMW AG. „Wenn man mit der herkömmlichen Vorgehensweise ein solches Werkzeug zum ersten Hub in der Presse hat und das erste Mal auf das Teil fährt, kommt es regelmäßig zu Herausforderungen. Auftreten können am Bauteil Risse oder Welligkeiten und dann müssen wir händisch den Ziehfluss herstellen“, beschreibt David Weber das Vorgehen. Dabei besteht die Gefahr, dass man sich immer weiter von der Theorie entfernt. Die Handarbeit nehme zu und irgendwann könne man die Theorie unter Umständen verwerfen.

„Das ist auch der Hintergrund, weshalb wir uns für das digitale Tuschieren entschieden haben: Wir können damit viel der natürlich trotzdem noch notwendigen Handarbeit reduzieren“, berichtet David Weber. So war es auch bei dem Doppelwerkzeug: Nach dem Zusammenfahren gab es keinen Riss und keine Falten. Das zeigt „das Riesenpotenzial des digitalen Tuschierens.“ Als Teil der inkrementellen Simulation wird hier mit anderen Eingabeparametern gearbeitet, sodass sich der Kontakt zwischen Blech und Werkzeug exakt abbilden lässt. „In der Simulation werden dafür zunächst die Aufdickungen und Ausdünnungen ermittelt und so angepasst, dass zum Beispiel das aufgedickte Blech genau dazwischen passt“, erläutert Leonard Krauss. „Die Tryout-Mannschaft kann sich je nach Bauteil damit Tage an Arbeit sparen.“

„Leistungsfähige Technologien für hohe Ansprüche der OEMs“

"Traditionell kommen wir vom Transferwerkzeugbau, haben in den letzten 10, 15 Jahren aber immer mehr große Stufenwerkzeuge gefertigt. Waren wir also ursprünglich im Bereich Strukturbauteile aktiv, sind wir es mittlerweile zudem auch bei Außenhautteilen“, ordnet Christian Siebenwurst ein. „Weil der Werkzeugbau in den letzten 10, 15 Jahren fast komplett nach Asien abgewandert ist, sind wir nicht nur erheblichem wirtschaftlichem Druck ausgesetzt, wir brauchen vor allem auch leistungsfähige Technologien, um die hohen Ansprüche der OEMs, Systemlieferanten und Presswerke erfüllen zu können. Die Simulation mit AutoForm ist hierbei ein sehr großer Bestandteil.“

Dr. Michael Hobohm ist freier Fachjournalist.