Simufact Automotive Solutions

Absicherung und Optimierung von Fügeoperationen im Karosseriebau

Simufact unterstützt Automobilhersteller und deren Zulieferer mit der Bereitstellung von Simulationssoftware zur Absicherung und Optimierung von Fügeoperationen im Karosseriebau.

Der Einsatz unserer Simulationslösungen in einer frühen Phase der Fertigungsplanung verstärkt die virtuelle Absicherung der Fertigungskonzepte, zeitaufwändige und kostenintensive konventionelle Absicherungsmaßnahmen (Hardware, Experiment) können zurückgefahren werden.

Simufact mission statement

  1. Wir unterstützen unsere Kunden in ihren Leichtbaubestrebungen.
  2. Um diese robust und kostenoptimiert umzusetzen, stellen wir Werkzeuge zum virtuellen Zusammenbau zur Verfügung.
  3. Diese Softwarewerkzeuge erlauben eine realitätsnahe Betrachung des ZSB in einer frühen Phase der Produkt- und Prozessentwicklung.

Anforderungen der Automobilindustrie

Die Anforderungen in der Automobilindustrie sind in den letzten Jahren sprunghaft gestiegen: Die Entwicklung leichterer Fahrzeuge (Leichtbau), eine zunehmende Modellvielfalt, kürzere Modelllaufzeiten, höchste Qualitätsansprüche und eine weltweite Marktabdeckung sind gefordert.

Speziell im Bereich der Karosserie und Anbauteile, dem Fahrwerk  und dem Abgasstrang unternimmt die Automobilindustrie große Anstrengungen, Leichtbau durch den Einsatz neuester Stahl-, Aluminium- und Faserverbundwerkstoffe zu betreiben (Multimaterialmix). Bedingt durch diesen Trend sind Fügeverfahren wie Schweißen, Kleben und mechanisches Fügen seit einigen Jahren im Aufwind.

Fügetechnische Fragestellungen spielen in der Entwicklung und Optimierung von Fertigungsverfahren eine große Rolle – insbesondere bei der Konzeption und Entwicklung der Fertigungsprozesse für neue Modelle.

Entwicklung neuer Fügeverfahren

Leichtbau (Quelle: EJOT)

Megatrend Leichtbau

Durch den Megatrend zum Leichtbau ist die Fügetechnik zu einem Feld für innovative Neuerungen geworden.

Zur Ausschöpfung des Leichtbaupotenzials setzt die Automobilindustrie neben konventionellen Stählen vermehrt Leichtmetalle wie z.B. Aluminium, höchstfeste Stähle und Faserverbundwerkstoffe ein. Um die unterschiedlichen Materialien sicher zu so genannten Multi-Material-Modulen miteinander verbinden zu können, kommen neue, effiziente Fügeverfahren zum Einsatz. Dazu arbeitet die Automobilindustrie intensiv mit den Zulieferern von Fügetechnik bei der Entwicklung neuer Fügemethoden bzw. der Optimierung vorhandener Methoden zusammen.

Optimierung von Fügeverfahren in der automobilen Produktion

Fügeprozesse optimieren - eine herausfordernde Aufgabe

Der Fertigungsingenieur muss längst nicht mehr nur die funktionalen Anforderungen an den Fügepunkt untersuchen, sondern auch die qualitative Auswirkung auf die Baugruppe, die Prozessstabilität und nicht zuletzt das Vorhandensein der notwendigen Fertigungstechnologie an den geplanten Produktionsstandorten. An genau dieser Stelle unterstützt Simufact den Anwender. Dies ist besonders wichtig, da im heutigen Entwicklungsprozess vermehrt dem Motto „das richtige Material am richtigen Ort“ gefolgt wird. Über Jahre angesammeltes Erfahrungswissen im Bereich Betriebsmittel- und Rohbau muss daher neu hinterfragt werden.

Unsere Simulationsanwendungen Simufact.forming und Simufact.welding

  • liefern realitätsnahe, aussagekräftige Ergebnisse,
  • unterstützen frühzeitig potenzielle Schwachstellen zu erkennen,
  • reduzieren zeit- und kostenintensive Korrekturschleifen und
  • sichern das Erreichen qualitativer- und funktionaler Ziele im Zusammenbau.

Die Modellierung und anschließende Simulation von Fügeverfahren ermöglichen die gezielte Abstimmung von Prozessparametern, um spezifische Baugruppeneigenschaften in der Serienproduktion zu erzielen – stets innerhalb eng gesetzter Toleranzgrenzen. Heutige Karosserien enthalten unter anderem 4.000 bis 5.500 Widerstandspunktschweißungen mit bis zu 400 unterschiedlichen Material-Dicken-Kombinationen. Für jede dieser Kombinationen inklusive ihrer spezifischen Beschichtungen muss der Fertigungsingenieure im Zuge der Qualitätssicherung das erlaubte Prozessfenster validieren.

Voraussetzung dafür ist, die Prozesse und Teilprozesse zu verstehen sowie die Möglichkeit, Kenngrößen, Verarbeitungsbedingungen und die daraus resultierenden Produkteigenschaften zu korrelieren.

 

Joining Optimizer

Reduzieren Sie die Aufwände für die Validierung von Halbhohlstanzniet-Prozessen und erproben Sie Material-Dicken-Kombinationen über automatisierte Simulationsverfahren:

Joining Optimizer

Ziele bei der Optimierung von Fügeprozessen

Zu den wichtigsten Zielen bei der Optimierung von Fügeprozessen gehören:

Robuste Fügeprozesse

Punktschweißen Vorbau (Quelle: KUKA)

Eine Herausforderung der Globalisierung ist, abgesicherte, effiziente und robuste Fügeprozesse zu entwickeln. Dabei spielen nicht nur lokal vorhandene Anlagen- und Betriebsmittel eine entscheidende Rolle, sondern auch eine globale Materialverfügbarkeit in konstanter Qualität. Der Abstimmung dieser Prozess- und Störgrößen kommt eine steigende Bedeutung zu.

Maßhaltige Baugruppen

Ermitteln von Spaltmaßen

Geringe Spaltmaße gelten im Karosseriebau als Qualitätsmerkmal.

Produktionsseitig führt dies zur Herausforderung, Bau- und Unterbaugruppen mit einer großen Wiederholgenauigkeit zu produzieren. Das Verständnis der Zusammenhänge, unterstützt durch den frühen Einsatz von Füge- und Prozesssimulation, unterstützt die Zielerreichung nachhaltig.

 

Ermüdung von Fügeverbindungen vermeiden

Automobile Serienfertigung, Schweißroboter (Quelle: KUKA)

Heutige Zusammenbauprozesse zeichnen sich häufig dadurch aus, dass sich praxiserfahrene Fachleute mittels Versuch einer Lösung nähern. Dabei bleibt häufig unberücksichtigt, dass beteiligte Bauteile eine Herstellhistorie mit sich führen. Dieses „Gedächtnis“ kann dazu führen, dass Fügestellen im Alltagsbetrieb ermüden – es kommt zu Versagen. Hier wird die frühe Zusammenbauuntersuchung unter Berücksichtigung der Umformhistorie in Kombination mit Ermüdungssimulationen immer wichtiger.

Fügeverfahren im Karosseriebau mit Simufact simulieren

  • Welche thermischen und mechanischen Fügeverfahren im Karosseriebau decken Simufact-Lösungen ab?
  • Für welche typischen Herausforderungen bei der Auslegung von Fertigungsprozessen leisten Simufact-Lösungen Hilfestellung?
  • Wie können Sie die hohen Aufwände für Untersuchungen von Material-Dicken-Kombinationen durch automatisierte Simulationsverfahren deutlich reduzieren?