Im Zeitalter der Hochtechnologie und der industriellen Innovationen sind die effiziente Verarbeitung und das Recycling von Materialien für den Leichtbau ein zentrales Anliegen. Aluminium ist aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften wie geringe Dichte, Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit eines der wichtigsten Metalle in der modernen Industrie. Trotz dieser positiven Eigenschaften ist die Primärproduktion von Aluminium sehr energieintensiv und mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden. Das Recycling von Aluminium gewinnt daher zunehmend an Bedeutung, da es nicht nur den Energieverbrauch senkt, sondern auch die Treibhausgasemissionen reduziert. Zusätzlich wird durch das Recycling die Abhängigkeit der Industrie und Gesellschaft von Rohstofflieferanten reduziert. Herkömmliche Recyclingmethoden, insbesondere das Umschmelzen von Aluminiumschrotten, sind jedoch mit Problemen wie Materialverlust, Qualitätseinbußen und geringer Energieeffizienz verbunden. Eine vielversprechende Alternative ist das direkte Recycling von Aluminiumrezyklaten durch Strangpressen. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung hochwertiger Aluminiumprofile direkt aus dem Rezyklatmaterial ohne den Zwischenschritt des Wiedereinschmelzens (im Englischen als Solid-State Recycling bezeichnet). Dadurch können Materialverluste durch Abbrand minimiert und die Ressourceneffizienz deutlich gesteigert werden. Der Werkstoff Aluminium profitiert zudem vom Einsatz neuartiger Technologien wie etwa additiver Fertigungsverfahren, die das Potenzial besitzen, die Effizienz in der Produktion deutlich zu steigern und dabei gleichzeitig den Ressourceneinsatz zu reduzieren. Additive Fertigungsverfahren ermöglichen die Herstellung komplexer Bauteile direkt aus einem virtuellen CAD-Modell, ähnlich dem Druck auf Papier, nur eben dreidimensional. Besonders vielversprechend für Bauteile aus Aluminium ist das Laserauftragschweißen. Mit dieser Technologie können große Bauteile effizient hergestellt werden, indem Zusatzwerkstoff schichtweise aufgetragen und aufgeschmolzen wird. Aktuelle Forschungsansätze konzentrieren sich auf die Optimierung der Prozessparameter, die Entwicklung prädiktiver Simulationsmodelle zur Qualitätssicherung sowie den Einsatz fortschrittlicher Sensortechnologien zur Prozessüberwachung und -regelung. Diese Entwicklungen sind entscheidend für die industrielle Anwendung und tragen zur Weiterentwicklung und Anwendung des Laserauftragschweißens insbesondere im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit in der Produktion bei. Neben den Leichtmetallen werden im Leichtbau häufig verstärkte Kunststoffe eingesetzt, da diese ein sehr günstiges Eigenschaftsprofil aufweisen. Unter der Vielfalt der Verfahren zur Kunststoffverarbeitung hebt sich das Spritzgießen durch sein Potenzial zur effizienten Fertigung von komplexen Formteilen in großen Stückzahlen hervor. Darüber hinaus eignet sich der Spritzguss hervorragend zur Funktionalisierung von metallischen Strukturen, bspw. aus Aluminium. Diese Hybridstrukturen kombinieren dabei die Eigenschaften der einzelnen Materialklassen auf vorteilhafte Weise. Neuartige spritzgegossene Hybridstrukturen kombinieren thermoplastische Formmassen auch mit flächigen Verstärkungsstrukturen wie Organoblechen. Diese Technologie reduziert Montageschritte, ermöglicht Gewichts- und Kosteneinsparungen und wird im Automobilbau bereits in Großserie eingesetzt. Für die Zukunft eröffnet die Kombination aus traditionellem Spritzgießen, Digitalisierung und Hybridtechnologien neue Horizonte für die effiziente und nachhaltige Herstellung hochwertiger kunststoffbasierter Bauteile.:Inhalt 1 Einleitung 1 Aluminium-Strangpressen 3 Laserauftragschweißen 19 Spritzgießen 25 Executive Summary 30 Handlungsempfehlung 32 Literatur 34

Ob für Pressenhersteller, Pressenbetreiber oder Werkzeugbauer, genaue Kenntnis über das Betriebsverhalten von Pressen unter Last ist entscheidend für eine erfolgreiche Pressenabnahme gegenüber dem Kunden sowie eine gezielte Werkzeugentwicklung und zügige Einarbeitung auf der Produktionsmaschine.

Das Freiformschmieden ist eines der ältesten Umformverfahren in der Geschichte, das kontinuierlich durch technische Innovationen weiterentwickelt wurde. Die rasante Entwicklung in den Bereichen der Mess- und Regelungstechnik sowie der Rechenkapazität von IT-Systemen in den letzten Jahrzehnten bietet die Möglichkeit, das Freiform-schmieden auf seine nächste Entwicklungsebene zu heben. Um einen vollautonomen Schmiedeprozess zu etablieren, wird am Institut für Metallformung der TU Bergakademie Freiberg eine Schmiedezelle eingerichtet. Diese Verfügt über zwei Schmiedepressen, einen Ofen und einen Roboterarm vom Typ KR 360 L280-2 der Firma KUKA mit einer Traglast von bis zu 280 kg als Manipulator. Mithilfe eines 3D-Scansystems ist es möglich die Werkstückgeometrie zwischen einzelnen Stichen oder gar Pressenhüben zu erfassen. Weiterhin verfügt das Scansystem über drei Wärmebildkameras, welche während eines Scans die Oberflächentemperatur erfassen. Die einzelnen Komponenten der Schmiedezelle werden über einen Zentralrechner gesteuert.

Open-die forging is one of the oldest forming processes in history, which has been continuously developed through technical innovations. The rapid development in the fields of measurement and control technology and the computing capacity of IT systems in recent decades offer the opportunity to take open-die forging to a higher level. In order to establish a fully autonomous forging process, a forging cell is being set up at the Institute of Metal Forming at TU Bergakademie Freiberg. It consists of two forging presses, a furnace and a KR 360 L280-2 robot arm from KUKA as a manipulator with a load capacity of up to 280 kg. A 3D scanning system allows to capture the workpiece geometry between individual pass sequences or even single press strokes. Additionally, the scanning system is equipped with three thermal imaging cameras, which record the surface temperature during a scan. A central computer controls all individual components of the forging cell.

Im Bereich der Umformtechnik leisten Simulationsmodelle in allen Phasen der Lebenszyklen von Werkzeug und Maschine Unterstützung beispielsweise bei der Auslegung von Bauteilen und Baugruppen, der Bewertung des Maschinenverhaltens oder von Prozessergebnissen oder auch zur Bestimmung von Prozess- und Antriebsparametern. Dennoch kommen heute bei der Simulation des Umformprozesses Methoden zur Berücksichtigung des ganzheitlichen Systemverhaltens nur unzureichend zur Anwendung, wodurch die Auswirkungen der Interaktion zwischen Prozess und Maschine bei der Optimierung von Systemen, Komponenten und Stellgrößen noch immer weitgehend vernachlässigt werden. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Erweiterung der Methoden der Systemsimulation, um fehlerhaften Vorhersagen bei der Auslegung, Entwicklung und dem Betrieb von Maschinen und Werkzeugen der Blechumformung entgegenzuwirken. Am Beispiel einer hydraulischen Presse werden Möglichkeiten zur prozessbezogenen energetischen Optimierung von Antriebssystemen durch die Integration von messdatenbasierten Verlustmodellen im Maschinenmodell und zur Bestimmung von Ziehkissenkraftsollwerten anhand einer gekoppelten Simulation von Maschine und Prozess entwickelt.:I Inhaltsverzeichnis I II Formelzeichen und Abkürzungen IV II.1 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV II.2 Griechische Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V II.3 Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V 1 Einleitung 1 2 Stand der Technik 3 2.1 Herstellung von Blechumformteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1 Methodenplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1.2 Lebenszyklus von Umformwerkzeugen . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Pressmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2.1 Produktprozess Tiefziehpresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.2 Typen und Bauformen von Einzelpressen . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.3 Systeme zur Bereitstellung der Niederhalterkraft . . . . . . . . . . 9 2.3 Tiefziehpressen mit hydraulischen Antrieben . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3.1 Stößelantrieb durch Verdrängersteuerung . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.2 Hydraulische Ziehkissenantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.4 Pressenkenngrößen und Genauigkeitsverhalten in Pressensystemen . . . 14 2.4.1 Genauigkeitskenngrößen der Tiefziehpresse . . . . . . . . . . . . 15 2.4.2 Genauigkeit hydraulischer Zieheinrichtungen in einfachwirkenden Pressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.5 Energetische Analyse und Optimierung von Pressmaschinen . . . . . . . 17 2.6 Wechselwirkungen zwischen Maschine, Werkzeug und Prozess . . . . . . 18 2.7 Wirtschaftlichkeit beim Tiefziehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.8 Simulationsmethoden im Umfeld der Blechumformung . . . . . . . . . . . 22 2.9 Das virtuelle Werkstück . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.10 Das virtuelle Werkzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.10.1 Prozessmodell mit der Methode der finiten Elemente . . . . . . . . 25 2.10.2 Elastische Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.10.3 Elastische Modellerweiterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.11 Die virtuelle Presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.11.1 FE-Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.11.2 Mehrkörpersimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.11.3 Mixed-Model-Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.12 Der virtuelle Umformprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.12.1 Kopplungskonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.12.2 Black-Box-Ersatzsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.12.3 Dynamische Modell-Reduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.12.4 Model-Code-Migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.12.5 Gekoppelte Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.13 Zusammenfassung und Defizite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3 Zielstellung und Vorgehensweise 42 4 Einordnung der Simulationsmethoden in den Produktprozess hydraulischer Pressen 44 5 Versuchsumgebung 48 5.1 Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.1.1 Tiefziehpresse Röcher RZP250 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5.1.2 Servomechanische Spindelpresse Dunkes ES 4 - 160/120 . . . . . 49 5.2 Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.3 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.3.1 Messsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5.3.2 Messgrößen im Versuchswerkzeug Rechteckwanne . . . . . . . . 51 5.3.3 Messgrößen an der Demonstratormaschine . . . . . . . . . . . . . 51 5.3.4 Messgrößen zur Bewertung simulierter und realer Bauteile . . . . . 52 5.4 Simulations- und Entwicklungsumgebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6 Energetische Bewertung und Optimierung hydraulischer Pressenantriebe 55 6.1 Verdrängersteuerung als Haupt- und Ziehkissenantrieb in Pressen . . . . 55 6.2 Verluste in Verdrängersteuerungseinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2.1 Bewertungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.2.2 Messkonzept am Stößelantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.2.3 Messergebnisse der MPE des Stößelantriebs . . . . . . . . . . . . 60 6.2.4 Messmethode und -aufbau an den Ziehkissenantrieben . . . . . . 62 6.2.5 Messergebnisse am Ziehkissenantrieb . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.3 Beschreibung von Messdaten für die Integration in MMS Modellen . . . . . 64 6.3.1 mehrdimensionale Kennfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.3.2 Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.3.3 Two-Line Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.3.4 Vergleich und Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6.4 Wirkungsgradoptimierte Steuerung hydraulischer Verdrängerantriebe . . . 69 6.5 Integration von Verlustmodellen in die virtuelle Presse . . . . . . . . . . . 70 6.5.1 Verlustmodelle des Stößelantriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.5.2 Verlustmodell des Ziehkissenantriebes . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.5.3 Verlustbehaftetes Modell des Stößelantriebes . . . . . . . . . . . . 75 6.5.4 Einachsiges Modell der Maschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 6.5.5 Abbildungsgenauigkeit des Maschinenmodells . . . . . . . . . . . 78 6.6 Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6.6.1 Auswirkung der Antriebssteuerung auf den Energieverbrauch von MPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6.6.2 Bewertung des Energieverbrauchs von Produktionszyklen . . . . . 82 6.7 Methode zur Auslegung und Bewertung von Verdrängersteuerungsantrieben in Pressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 7 Bestimmung von Sollkräften hydraulischer Mehrpunktzieheinrichtungen 89 7.1 Regelgenauigkeit hydraulischer Ziehkissen . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 7.2 Prozessbeeinflussende Maschineneigenschaften . . . . . . . . . . . . . . 91 7.2.1 Elastisches Verhalten der Demonstratormaschinen bei statischer Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 7.2.2 Regelgenauigkeit der Ziehkissenantriebe mit Ventilsteuerung . . . 94 7.3 Methoden zur Realisierung des virtuellen Umformprozesses . . . . . . . . 96 7.3.1 Kopplungstechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7.3.2 Kopplungstopologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 7.4 Untersuchung von Methoden Umsetzung des virtuellen Umformprozesses 98 7.4.1 Eingesetzte Modelle für die Methodenuntersuchung . . . . . . . . 99 7.4.2 Umsetzung der gekoppelten Simulation . . . . . . . . . . . . . . . 101 7.4.3 Umsetzung der Modell-Code-Migration . . . . . . . . . . . . . . . 105 7.4.4 Stabilität der gekoppelten Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 7.4.5 Abbildungsgenauigkeit der Model-Code-Migration . . . . . . . . . . 110 7.4.6 Vergleich und Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 7.5 Modellbildung für die gekoppelte Simulation räumlicher Modelle . . . . . . 113 7.5.1 Kippelastisches FE-Modell des Tiefziehprozesses . . . . . . . . . 113 7.5.2 Modell der Maschine mit räumlicher Abbildung des Ziehkissens . . 114 7.5.3 Gesamtsystemmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 7.5.4 Abbildungsgenauigkeit des Gesamtsystemmodells . . . . . . . . . 116 7.6 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 7.6.1 Auswirkungen von Reglereinstellungen auf das Bauteil . . . . . . . 118 7.6.2 Bauteiloptimierung durch differenzierte Zylinderkräfte an Mehrpunktziehkissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 7.7 Bestimmung von Sollwerten für hydraulische Mehrpunktziehkissen bei hohen Geschwindigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 8 Zusammenfassung und Ausblick 126 III Literatur 128 IV Anhang 139 IV.1 Messgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 IV.2 Polynome und Parameter der Regressionsmodelle des Stößelantriebes . . 140 IV.2.1 Wirkungsgradmodell des Asynchronmotors . . . . . . . . . . . . . 140 IV.2.2 Wirkungsgradmodelle der MPE und der Pumpe . . . . . . . . . . . 140 IV.3 Nutzerdefiniertes Materialmodell Servo-Spindel-Antriebe . . . . . . . . . . 141 IV.3.1 servomechanische Spindelpresse: Modellgleichungen Stößelachse mit Lageregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 IV.3.2 servomechanische Spindelpresse: Modellgleichungen Ziehkissenachse mit Kraftregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Unter dem Titel „Neue Wege in der Umformtechnik“ werden am 27. und 28.11.2023 anlässlich der 29. Sächsischen Fachtagen für Umformtechnik Vertreter aus Industrie und Forschung Ihre Entwicklungen und Forschungsarbeiten im Bereich der Umformtechnik in Dresden vorstellen. Die Professur Formgebende Fertigungsverfahren der Technischen Universität Dresden lädt dazu alle interessierten Fachbesucher in das Maritim Hotel & Internationales Congress Center Dresden nahe der Altstadt ein.

Um immer strengere Umweltauflagen zu erfüllen, wird zur Gewichtsreduzierung bei Automobilen auf Leichtbau gesetzt. Infolgedessen findet auch beim Herstellen von Karosserieblechteilen ein verstärktes Ausreizen des Werkstoffes statt. Erschwert wird dies durch den Trend zu komplexeren Bauteilgeometrien und markanterer Designsprache. Daher wird der Herstellungsprozess mehr und mehr an den Grenzbereichen der Stabilität betrieben. Piezoelektrische Aktoren (PA) können dabei so eingesetzt werden, dass der Umformprozess um zusätzliche Einflussparameter erweitert wird. Sie beeinflussen dabei die Materialbewegung lokal und können dadurch zu einer Steigerung der Effizienz beitragen. Im Rahmen der Dissertation wurden PA in die Matrize eines Großserien-Umformwerkzeugs (Karosseriebauteil einer Reserveradmulde) implementiert und hinsichtlich der Eignung für die Prozessregelung untersucht. Dabei wurden verschiedene Sensoren berücksichtigt, wobei sich Triangulationslaser zur Messung der Materialbewegung an der Platinenkante am besten eigneten. Es wurde die Wechselwirkung der PA auf die Materialbewegung empirisch und unter Verwendung statistischer Versuchsplanung ermittelt. Ein FE-Modell unterstützte die Prozessbeschreibung. Aus den Versuchsergebnissen wurde mittels Regressionsanalyse ein Polynomialmodell zur weiteren Untersuchung berechnet. Ausgehend von den Erkenntnissen über das Prozessverhalten wurden unter Verwendung der getesteten Sensoren Regelkreise aufgebaut. Zum einen wurde ein iterativer Ansatz untersucht, der nach jedem Umformvorgang die Regelabweichung ermittelt und durch Einsetzen der PA versucht, diese im Folgehub zu minimieren. Es konnte nachgewiesen werden, dass der Prozess auf diese Weise stabilisiert werden kann. Des Weiteren wurde eine In-Prozess-Regelung implementiert, welche die Regelabweichung kontinuierlich über den Prozess minimierte. Als Führungsgröße wurde eine Referenzkurve aus einer Schar von Gutteilen verwendet. Es zeigten sich eine verbesserte Bauteilqualität und ein Ausgleichen von Störgrößen.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Wissenschaftlicher Erkenntnisstand 2.1 Grundlagen der Blechumformung 2.2 Prozessregelung eines Umformvorgangs 2.3 Messeinrichtungen in Umformprozessen 2.4 Piezoelektrische Aktoren in Umformwerkzeugen 2.5 Diskussion zum wissenschaftlichen Erkenntnisstand 3 Auswahl großserientauglicher Sensorik zum Aufbau der Prozessregelung 3.1 Anforderungen an großserientaugliche Sensorik 3.2 Bewertungsmatrix einer Auswahl großserientauglicher Sensoren 4 Forschungsschwerpunkte und -hypothesen 5 Voruntersuchungen 5.1 Vorstellung des Versuchswerkzeug sowie der -geometrie 5.2 Untersuchung potenzieller Sensoren auf Beobachtbarkeit des Prozesses 5.3 Untersuchung der piezoelektrischen Aktoren 5.3.1 Prozessbeschreibung mit integrierten piezoelektrischen Aktoren 5.3.2 Versuchsaufbau mit integrierten piezoelektrischen Aktoren 5.3.3 Untersuchung der piezoelektrischen Aktoren auf Eignung im Prozess 5.3.4 Untersuchung der piezoelektrischen Aktoren auf Steuerbarkeit des Prozesses 6 Modellbildung 6.1 Versuchsplanung 6.2 Modellarten 6.3 Versuchsergebnisse und Modellvorstellung 6.4 Modellvergleich der Ziehkissenarten auf den Einfluss der PA 7 Prozessregelungsansätze 7.1 Iterative Regelung der Materialbewegung 7.1.1 Aufbau und Grundlagen der iterativen Regelung 7.1.2 Verifikation 1: Konvergenzverhalten bei gesetzten Zielen 7.1.3 Verifikation 2: Prozessregelung bei Prozessgrenzenüberschreitung 7.1.4 Diskussion der iterativen Prozessregelung 7.2 In-Prozess-Regelung der Materialbewegung 7.2.1 Aufbau und Grundlagen der In-Prozess-Regelung 7.2.2 Verifikation der In-Prozess-Regelung anhand empirischer Versuche 7.3 Ergebnisdiskussion und Gegenüberstellung der Regelungsansätze 8 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Allgemeine Ergänzungen

Defects such as cracks, overlaps and impressions occur during the production of press-hardened car body components. At present, these types of defects are counteracted in the industrial environment by costly visual inspections carried out by humans. Due to the poor efficiency of visual inspection compared to automated inspection and the risk of defects not being detected, the use of AI-based smart vision sensors is being evaluated in order to enable an automated component inspection process with their help. For the realisation of the test, the most relevant defect types deformation, crack and overlap are identified using a Pareto analysis.

Bei der Herstellung pressgehärteter Karosseriebauteile treten Fehler wie Risse, Überlappungen und Abdrücke auf. Gegenwärtig wird diesen Fehlerarten im industriellen Umfeld durch kostenaufwändige, von Menschen durchgeführte Sichtkontrollen entgegengewirkt. Aufgrund des schlechten Wirkungsgrades der visuellen Prüfung gegenüber einer automatisierten Prüfung und der Gefahr des Nichterkennens von Fehlern, wird der Einsatz von KI-basierten Smart-Vision-Sensoren evaluiert, um mit deren Hilfe einen automatisierten Bauteilprüfprozess zu ermöglichen.

Steigende Anforderungen an die Genauigkeit und Aussagekraft numerischer Berechnungen sowie neue Werkstoffe und Prozesse erfordern zunehmend technologische Erweiterungen und Entwicklungen innerhalb der Softwarelösungen. Neben der Ausweitung von Möglichkeiten in der Material- und Prozessmodellierung sowie der genaueren Abbildung physikalischer Prozesse, stehen dabei zunehmend Prozessketten im Fokus. Die Historie, welche Halbzeuge oder Bauteile bereits vom Urformprozess an mit sich führen, bestimmt dabei zu einem erheblichen Grad die Eigenschaften und damit auch mögliche Verfahrensgrenzen in allen nachfolgenden Prozessstufen. Dadurch wird deutlich, dass eine Betrachtung ebendieser vorangegangenen Schritte einen deutlichen Einfluss auf das Bauteilverhalten in den Folgeprozessen hat, wodurch die Aussagekraft entkoppelter Simulationen ab einem bestimmten Detailgrad dahingehend begrenzt bleibt. Der damit steigenden Komplexität von Berechnungsproblemen stehen auf der anderen Seite Forderungen einer immer leichter und intuitiver werdenden Bedienung von Simulationssoftware entgegen. Hexagons Smart Shop Softwarelösungen nehmen dabei das Problem der Prozessketten- simulation von der Umformung bis zur Assemblierung in den Fokus. Neben der Berechnung und Evaluierung von komplexen metallischen Baugruppen sowie der nahtlosen Integration physischer Messtechnik, spielt dabei die Bedienbarkeit eine bedeutende Rolle. Das Ziel ist mögliche Probleme in der Produktentwicklung zeitnah zu detektieren und zu adressieren, um physische Prototypen auf ein Minimum reduzieren zu können (Abbildung 1). Am Beispiel eines Karosseriebauteils erfolgt innerhalb des Beitrags die Darstellung eines Workflows zur Detektion möglicher Fertigungsprobleme in der Produktentwicklungsphase sowie die Beleuchtung weiterer Anwendungsfälle. / Increasing demands towards the accuracy and significance of numerical simulations as well as new materials and processes require technological enhancements and developments within the software solutions. Beyond extending possibilities for material- and process modeling as well as more accurate prediction of physical behavior, process chains get into the spotlight more and more. The history which parts already inherit as from the casting stage on determines the attributes and therefore also possible process limits in all following production stages. This illustrates that the analysis of this preceding process steps has a significant impact on the part behavior in all subsequent steps, which is why the meaningfulness of decoupled simulations is limited at a certain demand for detail. The increasing complexity of the simulation problems on one hand are facing demands for higher user friendliness and more intuitive control of the simulation software on the other hand. Hexagons Smart Shop software solutions have their focus on the process chain simulation from forming to assembly. Beyond the calculation and evaluation of complex metallic assemblies and the seamless integration of metrology devices, usability plays a major role. The aim hereby is to detect and address possible issue within the product development as early as possible and therefore reduce physical prototypes to a minimum. With the example of a body in white part, it is shown how a workflow for the detection of possible manufacturing challenges within the product development as well as other alternative use cases can look like.