Freiformschmieden simulieren

Management Summary

Das Anwendungsmodul Simufact Forming Open Die Forging dient der Simulation von Freiformschmiedeprozessen. Ob Recken, Radialschmieden, Rundkneten, Schalenschmieden, Über-Dorn-Schmieden, Partielles Rotatorisches Schmieden oder Ihr spezieller, mittels Customizing abgebildeter Prozess:

Mit Simufact Forming können Sie beliebige Freiformschmiedeprozesse in allen Abmessungen und für die gesamte Bandbreite an Produkten simulieren. Die Software unterstützt sowohl Warm- als auch Kaltschmiedeprozesse. Dabei stellt das Anwendungsmodul stichplanbasierte Regelungen für eine Vielzahl von Freiformschmiedeprozessen bereit.

 

Nutzen Sie die Vorteile von Simufact Forming für Ihre Freiformschmiedeprozesse

Steuerung einer Reckschmiedepresse Quelle: SMS Meer
  • kürzere Entwicklungszeiten
  • umfassendes Prozessverständnis
  • höhere Prozessstabilität und -qualität
  • Vorhersage der Bauteileigenschaften
  • höhere Maschinennutzung
  • Erweiterung der Produktpalette
  • optimale Abstimmung der einzelnen Prozessschritte
  • weniger Ausschuss
  • Vermeidung von Schmiedefehlern
  • die in die Simulation integrierte Prozessregelung ermöglicht die Verarbeitung von fertigungsnahen Stichplänen ohne vorherige Kenntnis der daraus resultierenden Schläge bzw. Hübe und Positionen

 

Stichplaneingabe in der Simulation (Reckschmieden) Quelle: ICTP 2011 (VÖ CB)

 

 

Modellierung kompletter Prozessketten

Mit Simufact Forming modellieren Sie die gesamte Prozesskette der Bauteilherstellung. Beginnend mit dem Import der Geometrien marktführender Gusssimulationsprogramme über die erste Wärmebehandlung, das Freiformschmieden mit zahlreichen Hüben, Stichen und Hitzen bis zur abschließenden Wärmebehandlung. Wurden Halbzeuge geschmiedet, so kann natürlich auch deren umformtechnische Weiterverarbeitung durchgängig simuliert werden, wobei auch Trennoperationen abgebildet werden können. So können Sie  beispielsweise vom Gussblock über das Freiformschmieden, das Blechwalzen, das Tiefziehen bis zum mechanischen Fügen und dem Schweißen (mit Simufact.welding) die ganze Prozesskette einschließlich der Aufheiz-, Abkühl- und Wärmebehandlungsvorgänge simulieren.

Anwendungsfelder

Verfahren:

  • Recken mit einem oder zwei Manipulator-Paaren
  • Radialschmieden mit und ohne Dorn
  • Rundkneten
  • axiales und tangentiales Schalenschmieden
  • Partielles Rotatorisches Schmieden
  • Ihr spezifischen Verfahren mit seiner individuellen Regelung mittels Programmierung oder Customizing
Werkstoff Stahl

Werkstoffe:

  • Stähle
  • Nickelbasislegierungen
  • Superlegierungen wie Inconel, Hastelloy, Waspaloy, Incoloy, Nimonic
  • Nichteisenmetalle wie Titan, Aluminium und ihre Legierungen

Randbedingungen für das Freiformschmieden

Für die realistische Abbildung von Freiformschmiedeprozessen berücksichtigt Simufact Forming die typischen Randbedingungen der inkrementellen Umformung:

  • Regelung des Prozesses basierend auf einen fertigungsnahen Stichplan mit automatischer Ermittlung der Anzahl der notwendigen Schläge bzw. Hübe
  • Berücksichtigung der Manipulator- und Auflagernachgiebigkeit mittels Federn
  • Vorgabe der Manipulator-Schließkraft und der maximalen Presskraft
  • Positionierung und Bewegung basierend auf der momentanen Geometrie
  • Flexible, nahtlose Integration von Aufheiz- und Abkühlvorgängen

Simulationsvideos

Plastische Dehnungen bei beim Partiellen Rotatorischen Schmieden

lokales Erwärmen und anschließendes Radialschmieden

Recken mit 2 Manipulatoren (Prinzipmodell)

 

Temperaturentwicklung beim Recken

Spannungen beim Schalenschmieden

Optimierungsziele

Erreichen Sie Ihre Optimierungsziele mit Simufact Forming Open Die Forging

  • Festlegung der erforderlichen Schmiedestrategie
  • Optimierung des Stichplans
  • Minimierung der Anzahl der Hitzen
  • Analyse von Kraft und Energiebedarf
  • Vermeidung von Schmiedefehlern
  • Sicherstellung der geforderten Werkstoff- und Bauteileigenschaften
  • Einstellung der geforderten Gefügestruktur
  • Einhaltung der für die Umformung notwendigen Temperaturbereiche
  • Erhöhung der geometrischen Genauigkeit
  • Minimierung des Einsatzgewichts und des spanenden Bearbeitung

Nutzen Sie die funktionalen Vorteile von Simufact Forming Open Die Forging

Funktionale Highlights Simufact Forming Open Die Forging

  • präzise Ergebnisse durch konsequente Verwendung von Hexaeder-Elementen
  • spezielle Vernetzungsalgorithmen für Rohre und Schalen
  • durchgängige Anwendung von elastisch-plastischer und thermisch-mechanischer Kopplung im Materialmodell
  • dadurch höchst präzise Beschreibung des Spannungs-Dehnungszustandes, der Eigenspannungen und schließlich der Geometrie
  • Modellierung von Gefüge- und Phasenumwandlungen
  • Modellierung von Lunker- und Porenverdichtung
  • optionale Berücksichtigung der kinematischen Verfestigung basierend auf dem Chaboche-Modell
  • einfache Bedienung durch Vorlagen und Datenbanken, die fertigungsnahe Parameterdefinitionen bieten
  • einzigartige Prozessmodellierung mit "Starrkörperbewegungen", die wirklichkeitsnahe Werkstückbewegungen ohne Numerische Instabilitäten und perfekte Volumenkonstanz des Werkstücks sicherstellt
  • die Verfahrensmodellierung kann im Hinblick auf die Anzahl der Werkzeuge und die Zahl der Bewegungsfreiheitsgrade und Randbedingungen beliebig komplex ausgelegt werden, ohne dabei seine Nutzerfreundlichkeit zu verlieren
  • die Regelung der komplexen Kinematik anhand des Simulationsfortschritts ermöglicht realistische Simulationsergebnisse
  • automatische Verkettung aller Prozessschritte
  • schnelle 3D-Simulation dank Parallelberechnung mit Mehrprozessor-Workstations und Clustersystemen

Referenzen

Eine große Zahl an Anwendern, darunter auch führende Maschinenhersteller, vertrauen auf die Simulationstechnologie von Simufact. Zu den Anwendern von Simufact.forming für das Freiformschieden zählen unter anderem:

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Markus Merten

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Markus Merten
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