Umformsimulation ermöglicht eine effektive Fertigung

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Logopress, ein Plug-in zu Solidworks, ermöglicht es Anwendern, die Fertigung mit Folgeverbundwerkzeugen effektiv umzusetzen. Mit Logopress ProgSim nutzen sie dabei für die Umformsimulation in ihrer vertrauten Solidworks-Umgebung eine Technologie, die auf dem industrieerprobten Autoform-Solver basiert.

Die Simulation mit Logopress ProgSim ist für uns ein Beschleuniger“, schickt Marc Löhmann, Geschäftsführer von Löhmann Automotive Systems, gleich voraus. „Damit sparen wir Zeit. Viel Zeit sogar.“ Seit 2021 arbeitet der Zulieferer von Stanz- und Stanzbiegeteilen mit dem Modul, das ihm beim Anlegen von Streifenlayouts die Umformsimulation von Ausdünnungen und Aufdickungen, Falten- und Rissbildungen sowie Rückfederungen ermöglicht. „Bei Blechstärken von 0,2 bis 3 Millimetern verarbeiten wir viel Chrom-Nickel-Stähle 1.4301 und 1.4310“, beschreibt Löhmann. „Das ist auch einer der Gründe, warum die Simulation für uns so interessant ist. 1.4310 zum Beispiel federt ja stark zurück. Mit Logopress ProgSim kommen wir hier schon zu einem frühen Zeitpunkt der Projekte nah an das Bauteilverhalten heran.“

Von der Abwicklung bis zur Konstruktion

Deutlich werden solche Vorzüge an einem Bauteil für den neuen Audi Q5. Für diese Komponente, mit der später per Bowdenzug die Motorhaube geöffnet wird, wurde nach der Auftragserteilung als erstes das Werkzeug in Logopress konstruiert. Nachdem das Streifenlayout erstellt war, wurde mit Logopress ProgSim die Rückfederung berechnet. Seit Jahren arbeitet Löhmann mit Logopress DieDesign, mit dem er die Werkzeugkonstruktion und das Streifenlayout bis hin zur Abwicklung abdeckt. Seit 2021 gehört zum Toolset auch Logopress ProgSim, das mit seiner virtuellen Tryout-Presse für kleine bis mittelgroße Stanz- und Stanzbiegeteile ausgelegt ist. Schon in der Entwurfsphase des Werkzeugdesigns und Streifenlayouts lassen sich mit dem Modul Probleme der Umformbarkeit und Rückfederung beheben sowie Tryout-Aufwände reduzieren.

Mit Umformsimulation den Idealfall herbeigeführt

Beim Bauteil für den Audi Q5 stand die Konstruktion des Werkzeugs sehr schnell. Gefertigt aus kaltgewalztem, gut umformbarem DC03, waren für die Komponente ohnehin nur geringe Rückfederungen zu erwarten. Allerdings weist das Teil Sicken auf, die das Material im definierten Winkel versteifen sollen. Die Iterationen mit Logopress ProgSim, die vor allem auf die Umformung und Rückfederung abzielten, haben wunderbar geklappt, speziell die Simulation der Sicken. Sämtliche Winkel haben ohne Nacharbeitung gestimmt, Beanstandungen durch den OEM hat es keine gegeben: „Das war ein Idealfall. Dass er eintrat, ist der Simulation zu verdanken, ohne die ich mit einem anderen Winkel rangegangen wäre. Nacharbeit wäre die Folge gewesen.“ Vor diesem Hintergrund wird in Kürze die Fertigung des Bauteils beginnen.

Mit Logopress ProgSim arbeitet LAS inzwischen zwei Jahre, sodass sich die Vorteile durch die Umformsimulation belastbar angeben lassen. „Neben der frühzeitigen Beratung des Kunden, der Reduzierung von Tryout-Aufwänden und der Minderung von Nacharbeiten oder gar Fehlteilen ist es vor allem die Zeitersparnis“, unterstreicht der Geschäftsführer. Diese Zeitersparnis ist ihm jedoch besonders wichtig, weil seine Kunden die Werkzeuge häufig sehr spät bestellen. Die verbleibende Spanne für Konstruktion und Bau ist meist sehr kurz. „Hier hilft uns Logopress ProgSim immens“, so Löhmann. Natürlich handelt es sich bei all dem um vereinfachte Simulationen, die bestimmte Faktoren wie etwa Öle nicht einbeziehen. „Grundsätzlich aber sind die Simulationen – die auf Autoform-Technologie basieren – sehr solide, und man arbeitet detailliert Aspekte heraus, die vorher nicht bekannt waren.“

Beim Bauteil für den Audi Q5 waren dies kleine Nasen, die als Ziehoperation umgesetzt werden mussten. Dabei verjüngt sich die Biegung nach oben, das Material darunter wird dünner. „Dieses Verhalten haben wir simuliert und mit dem Kunden besprochen, der die Nase als Anschlag nutzen wollte. Um nicht zu stark auszudünnen, haben wir dann die Höhe reduziert und mit dieser Anpassung die Funktionalität des Anschlags verbessert.“ Dies zeigt einmal mehr: Dank Logopress ProgSim kann das Unternehmen seine Kunden auf Probleme hinweisen, noch bevor die eigentliche Produktion beginnt. Frühzeitig kann Löhmann zeigen, wo Material rein- oder auch rauslaufen wird oder wie sich zu enge Toleranzen korrigieren lassen. Er kann Einfluss auf die Zeichnung nehmen und ein optimiertes Design anbieten – auch mit Blick auf das spätere Messen des Bauteils. „Das ist ein ganz wichtiger Punkt, den wir stets mit Kunden besprechen. Denn wie gemessen wird, ist nicht trivial“, führt Löhmann aus. „Mit Logopress ProgSim kann ich jedoch von Anfang an festlegen, dass an Stelle x in Höhe y zu messen ist.“

Rückfederungen als Meshkörper

Hinzu kommt, dass das Simulationstool in seiner aktuellen Version weiterentwickelt wurde. Dies betrifft insbesondere das Thema Rückfederung: Wurde sie früher optisch dargestellt, lässt sich heute jede Rückfederung als Meshkörper herausziehen. „Dass ich an diesem Körper dann differenziert Messungen vornehmen kann, ermöglicht mir ein noch professionelleres Arbeiten – auch in der Kommunikation mit dem Kunden: Ich erstelle einfach eine Präsentation und weise auf mögliche Probleme hin. So kann ich schnell und fundiert in das Bauteildesign eingreifen.“ Darüber hinaus wird die Umformsimulation, die früher mit einer optisch aufgedickten Außenhülle realisiert wurde, seit diesem Jahr mit dem kompletten Volumen ausgeführt. „Wird etwas geprägt, können wir daher genau sehen, wie sich das Material verformt. Indem wir mit Autoform im engen Austausch stehen und unsere Wünsche und Anregungen regelmäßig kommunizieren, fließen solche Details in die Weiterentwicklung der Software ein.“ Der Geschäftsführer zieht ein positives Fazit: „Wir haben heute alle nötigen Tools und freuen uns jedes Jahr auf neue Funktionen.“

Umformsimulation: Der Prozessablauf

Üblicherweise kommt der Kunde mit dem Datensatz seines Bauteils auf das Unternehmen zu. Ist das Layout bereits nahe am Bauteil, erfolgen schon in dieser Angebotsphase erste Umform­simulationen. Werden beim Erstellen des Streifenlayouts gleich die Biege- und Ziehstempel berücksichtigt, kann man in Logopress ProgSim wechseln und hier die Simulation ausführen. So wird LAS in die Lage versetzt, die Umformung, Toleranzen oder Probleme mit dem Kunden detailliert zu besprechen. In diesem Zuge kann der Zulieferer zum Beispiel erkennen, dass das Material in einem Bereich zu dünn wird und die Geometrie geändert werden muss, um die Funktionalität zu gewährleisten.

Der Autor Michael Hobohm ist freier Fachjournalist.

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