Das Anwendungsmodul Mechanisches Fügen wurde speziell für die Simulation von mechanischen Fügeprozessen konzipiert. Es ermöglicht die numerische Berechnung von Technologien, die vorrangig auf dem fügenden Umformen beruhen. Somit sind vielfältige Nietverfahren, wie beispielsweise das Stanznieten, Halbhohlstanznieten und Blindnieten virtuell analysierbar. Aber auch die Verbindungsausbildung bei diversen Durchsetzfügetechnologien, wie z. B. das Druckfügen, Clinchen und Toxen mit fester und öffnender Matrize sind berechen- und damit vorhersagbar. Des Weiteren können auch spezielle Effekte, wie hohe Fügegeschwindigkeit, wie z. B. beim Bolzensetzen oder eine hohe Drehbewegung, wie z. B. beim Fließlochformenden Schrauben in den Berechnungen berücksichtigt werden. Auch eine Betrachtung mit Klebstoff in der Fügezone ist durchführbar.
Simufact Forming Mechanisches Fügen beinhaltet Datenbanken zur Ablage der CAD-Beschreibung Ihrer Fügewerkzeuge bzw. -elemente und gibt die spezifischen Verbindungskennwerte nach der numerischen Berechnung automatisiert aus. Des Weiteren ist es durch ein gesondert angepasstes Simulationssetup gekennzeichnet, das eine stabile und effektive Berechnung von Fügeprozessen ermöglicht. In Kombination mit den Basisfunktionalitäten des Simufact Forming Hub steht Ihnen somit ein Werkzeug zur numerischen Beantwortung Ihrer Einzel- oder Multi-Punkt-Fragestellungen zur Verfügung.
Simulation von Stanznietprozessen mit Simufact Forming
Robuste und performante Simulationen, durchgeführt von Technologen (Fügeexperten), mit Ergebnissen nahe an der experimentellen Realität, ermöglichen:
Vorhersage von charakteristischen Verbindungsparametern (z. B. Hinterschnitt) bei unterschiedlichen Fügeanordnungen und dem Verhalten unter Belastung (z. B. Kopf-Zug-Versuch)
Simufact Forming Mechanisches Fügen ist ein Baustein, der es Ihnen ermöglicht, die gesamte virtuelle Prozesskette zu simulieren. Numerische Berechnungen der Herstellung des Fügeelementes einerseits und der Blechumformung andererseits können Eingabegrößen der Fügesimulation darstellen. Somit bietet Ihnen Simufact Forming Mechanisches Fügen die einzigartige Möglichkeit, einer fertigungsschrittübergreifenden Prozesssimulation im Sinne einer Virtual Joining Factory.
Alle mechanischen Fügetechnologien sind durch eine Vielzahl von Parametern gekennzeichnet, die einen Einfluss auf die Qualität des Fügeergebnisses ausüben und sich multifaktoriell beeinflussen. Um diese systematisch untersuchen und quantifizieren zu können, sind Experimente nicht weitreichend genug. Hier bietet die numerische Simulation vielfältige und mithin einzigartige Möglichkeiten, bei der Auswahl und dem Setup der geeigneten Fügetechnologie.
Neben der Berechnung der qualitätsbestimmenden Merkmale sind u. a. auch eine Visualisierung des Werkstoffflusses während der Verbundherstellung und die Gegenüberstellung der erforderlichen Fügekraft zum -weg möglich.
Neben der optimierenden Anpassung bestehender Fügetechnologien an aktuelle Verbindungsaufgaben, bietet das Anwendungsmodul Mechanisches Fügen auch alle Möglichkeiten für die Neuentwicklung von Technologien. Ein Beispiel dafür ist die Realisierung der Flach-Clinch-Technologie durch den Fügespezialisten Eckold.
Neben der Berechnung der qualitätsbestimmenden Merkmale sind u.a. auch eine Visualisierung des Werkstoffflusses während der Verbundherstellung und die Gegenüberstellung der erforderlichen Fügekraft zum -weg möglich.
Spezielle Auswertefunktionalitäten zeigen Spannungszustände an, die während des Fügens im Werkzeug entstehen; so erhalten Sie Hinweise auf dessen Lebensdauer.
Auch die Untersuchung von Hochgeschwindigkeitseinflüssen und Klebstoff in der Fügezone, wie nachfolgend am Beispiel des RIVTAC®-Verfahrens gezeigt, ist möglich.
Während bei den bisherigen Betrachtungen aufgrund der axialsymmetrischen Fragestellung eine zweidimensionale Berechnung genügte, müssen für die Simulation von mehreren Fügepunkten dreidimensionale Modelle aufgebaut und berechnet werden. Hier bieten die bereits angesprochenen speziellen Setups eine einzigartige Möglichkeit der effektiven und numerisch sicheren bzw. stabilen Betrachtung solcher Art von Fragestellungen.
Multi-Punkt-Betrachtung Clinchen: Materialflussanalyse zur Überprüfung der Verbindungsausbildung und des Materialverhaltens zwischen den Fügepunkten.
Somit ist es möglich, Untersuchungen zur gegenseitigen Beeinflussung von Fügepunkten bzw. Optimierung der Fügereihenfolge durchzuführen, gezielt Einflussparameter des Bauteilverzuges zu analysieren und deren Auswirkungen zu minimieren. Des Weiteren ist mit der dreidimensionalen Simulation auch die Berechnung verfahrensbedingter Effekte beim Fügeprozess möglich. Beispielsweise führen unterschiedliche Steifigkeiten der C-Bügel zu dessen Auffederung während des Fügeprozesses, die je nach Ausprägung das Fügeergebnis entscheidend beeinflussen können. Auch Außermittigkeit des Fügestempels bzw. Fügeelements zur Matrize oder eine Matrizenverkippung haben Wirkung auf die Verbindungsausbildung und können durch eine dreidimensionale Analyse vorherbestimmt werden.
Stanzbolzen: Materialflussverhalten zur technologischen Analyse des Fügeprozesses
Halbhohlstanznieten mit Klebstoff: Materialflussanalyse zur Überprüfung der Verbindungsausbildung und Taschenbildung
In Simufact Forming Mechanisches Fügen können Sie Ergebnisse aus vorangegangenen, virtuellen Fertigungsschritten einlesen. Dadurch berücksichtigen Sie die Werkstoffhistorie, z. B. Eigenspannungen, wie in der Realität vorhanden. Diese Option der Prozesskettensimulation wirkt sich qualitätssteigernd auf die Vorhersage von Fertigungsergebnissen aus.
Das Anwendungsmodul Mechanisches Fügen bietet Ihnen des Weiteren die Möglichkeit, die berechneten Ergebnisse aus der Fügesimulation für weitere Betrachtungen zu verwenden. Somit können Sie aus dem virtuellen Fügepunkt mit wenigen Klicks ein dreidimensionales Modell für verschiedene Belastungstests (z. B. Kopf-, Scher- und Schälzug) generieren.
Dieses Video zeigt einen Scherzugversuch an einer Halbhohlstanznietverbindung.
Die Software deckt eine Vielzahl von Fügeverfahren ab, darunter:
Für die realistische Abbildung der mechanischen Fügeprozesse berücksichtigt das Anwendungsmodul Mechanisches Fügen typische Prozessbedingungen der spezifischen Verfahren:
Die Gegenüberstellung der Querschnitte aus Experiment und Simulation zeigt eine präzise Übereinstimmung der virtuellen Vorhersage mit der realen Wirklichkeit.
Diese plakative Darstellung ist durch wenige Iterationsschritte erreichbar. Danach können numerische Varianten, ohne nochmaligen Abgleich mit der Realität, mit gleicher Qualität der Simulationsergebnisse berechnet werden.
Eine große Zahl an Anwendern, darunter auch führende OEMs aus dem Automotive-Bereich, vertrauen auf die Simulationstechnologie von Simufact. Zu Projektpartnern und Kunden von Simufact Forming für Fügeprozesse zählen unter anderem:
Informieren Sie sich hier über unsere Case Study mit der Firma Eckold:
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