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Technische Simulation„Grüne“ Erwartungen erfüllen

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Veränderte Klimaziele, Nachhaltigkeitserwartungen der Kunden und der Zwang zur Reduzierung der Abfallmengen fordern die Industrie, zukunftsweisende energieeffiziente Innovationen zu realisieren. Weitermachen mit der vorhandenen Technologie ist hierbei keine Option. Deshalb nutzt die Industrie – vom Startup bis zum multinationalen Unternehmen – die technische Simulation, um die erhöhte Komplexität in den Griff zu bekommen. 

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Prototypen-Blechteilfertigung, SimulationslösungTop in Form

Kaum ein Industriezweig, in dem es nicht erforderlich ist, immer schneller zu agieren – das gilt auch und insbesondere für die Anfertigung von Prototypen-Blechteilen. Die meist eng gesetzten Termine der Kunden aus der Automobilbranche gelten selbst, wenn hinsichtlich Material oder Geometrien technologisches Neuland betreten wird. Die Lösung ist eine Umformsimulation von Autoform, mit deren Hilfe bereits am Computer zu sehen ist, was später in der Realität schnell funktionieren muss.

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Prototypen-Blechteilfertigung: Top in Form

Wenn Blechteile zurückfedern, verlässt sich ein guter Werkzeugmacher auf sein Bauchgefühl – solange die Bauteile einfach aufgebaut sind und aus bekannten Materialien bestehen, funktioniert diese Methode auch. Was aber bei neuartigen Geometrien oder modernen, hochfesten Materialien? Bei dem Tempo, mit dem neue Werkstoffe auf den Markt kommen, kann sich kaum ein verlässliches Gefühl mehr für deren Umformverhalten entwickeln. Und es fehlt die Zeit, verschiedene Werkzeug- und Methodenkonzepte auszuprobieren. Optimal ist, wenn das Umformwerkzeug auf Anhieb funktioniert und sich Nacharbeit auf ein Minimum beschränkt.

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Aus diesem Grund hat sich der Karosseriebau Wagner (KBW) für die rechnergestützte Umformsimulation entschieden. Das noch junge Unternehmen – 1995 vom heutigen Geschäftsführer Richard Wagner gegründet – betätigt sich in den Bereichen Konstruktion, Simulation, Werkzeugbau sowie Anfertigung von Prototypenteilen und 3D-Lasertechnik. 47 Mitarbeiter sorgen für Zufriedenheit in der Automobilbranche. Audi, BMW, Daimler sowie Eberspächer und Faurecia sind ihre Referenzen. Die Konstruktion in Rohrbach setzt auf Catia V5 sowie auf Autoform, um die Werkzeuge während und nach Abschluss der Konstruktion zu prüfen und damit den Prozess abzusichern.

Die rechnergestützte Umform-Simulation sollte vor allen Dingen schnell sein, präzise und gleichzeitig bedienerfreundlich. Erklärtes Ziel war es dabei auch, den erhöhten Engineering-Aufwand zu Beginn eines Projekts auszugleichen oder sogar in einen Vorteil umzuwandeln. Da die meisten Kunden der Rohrbacher Prototypenbauer in der Automobilbranche tätig sind, kristallisierte sich schnell eine Autoform-Lösung heraus.

Direkt das Werkzeug fräsen

Nachdem Geschäftsführer Richard Wagner einen Arbeitsplatz mit den Produkten Incremental Plus und Compensator bestückt hatte, ließen die Erfolge nicht lange auf sich warten: Die hergestellten Werkzeuge erwiesen sich auf Anhieb als so gut, dass die mit ihnen produzierten Bauteile ohne Nacharbeit verfügbar waren. „Computer und Software sind nicht unbedingt meine Steckenpferde“, erklärt Richard Wagner. „Was uns die Autoform-Lösung allerdings für den Prototypenbau bringt, begeistert mich. Wir erreichen mit Compensator eine 90-prozentige Trefferquote und konnten uns überall steigern: bei der Termintreue, bei der Genauigkeit und gleichzeitig senkten wir die Kosten.“

Incremental plus ist eine Simulationssoftware, die speziell für den präzisen Werkzeug-Tryout und für die Absicherung (final validation) des gesamten Umformprozesses konzipiert ist. Sie bietet hochentwickelte Technologien zur Lösung von Rückfederungsproblemen bei der Blechumformung und ist die Tryout-Software in der Automobilindustrie. Das Modul Compensator ist auf die Rückfederungskompensation spezialisiert. Dazu definiert der Benutzer lokale Wirkflächenbereiche, welche basierend auf den Ergebnissen der präzisen Rückfederungsberechnung automatisch kompensiert werden. Anschließend wird die direkt mit dem Input verknüpfte kompensierte Geometrie für die schnelle und genaue Beurteilung der Rückfederungsberechnung verwendet.

Mit der Version Autoform Plus R1, die aktuell bei Wagner im Einsatz steht, funktioniert die Flächenrückführung aus der Software nach Catia einwandfrei. Entsprechend den kompensierten Flächen fräst Wagner direkt das Werkzeug! Im Vergleich zu vorher halbiert sich die Zahl der notwendigen Korrekturschleifen. Die Qualität der Simulationsergebnisse wird anhand von zwei Messungen überprüft. Die erste Messung erfolgt ohne Beschnitt des Bauteils, die zweite Messung nach dem Laserschneiden. Mit einer Zuverlässigkeit von 90 Prozent bekommen die Rohrbacher rückfedernde Bauteile bedeutend schneller in den Griff. Aufgrund des erfolgreichen Einsatzes und der schnellen Fortschritte durch die Simulationslösung sieht sich Richard Wagner bestärkt, weitere Mitarbeiter in der Software zu schulen. Deren Bedienerfreundlichkeit und die durchdachte Benutzerführung erleichtern auch neuen Mitarbeitern den Einstieg. Das ist auch die Überzeugung von Georg Klepmeir, Leiter der Konstruktion. Er sieht seinen Arbeitgeber mit der Simulationslösung bestens gerüstet und somit top in Form, den Herausforderungen des Themas Rückfederung und Rückfederungskompensation zu begegnen. Immerhin erledige KBW heute alle Simulationsaufgaben intern und die Akzeptanz der Software im Betrieb sei hoch. Gleichermaßen positiv seien die Rückmeldungen von Kundenseite.

Der eingeschlagene Weg mit der Autoform-Lösung hat sich für den Karosseriebauer als richtig erwiesen. Im Prototypenbereich ist das Unternehmen ständig mit neuartigen Geometrien und Werkstoffen konfrontiert. Die Blechdicken beispielsweise haben in den vergangenen fünf Jahren geradezu sprunghaft abgenommen. Auch die Teilespektren der Rohrbacher mit zahlreichen größeren Bauteilen wie Radhäusern, Bodenteilen oder B-Säulen und entsprechend teuren Werkzeugen erfordern eine verlässliche Simulationslösung. Prototypenteile haben zudem gleich hohe Anforderungen zu erfüllen wie Serienteile – mit dem Unterschied, dass Nacharbeit in beschränktem Umfang möglich ist. Für KBW jedoch, der im Dreischichtbetrieb Teile fertigt, ist es von entscheidendem Vorteil, wenn das Abpressen ohne Verzögerungen funktioniert. Andernfalls steigt der Aufwand und die Termintreue ist gefährdet. Und das kostet, zusammen mit zusätzlichen Korrekturschleifen schnell einmal mehr als eine Lizenz aus Pfaffenhofen. Cindy Lenz-Geiß

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