Software

Sensitivitätsanalyse weist Weg zu Korrekturmaßnahmen

Arbeiten Engineering und Tryout zusammen, lassen sich Blech-Umformwerkzeuge schneller und günstiger entwickeln. Eine Sensitivitätsanalyse erhöht dabei die Prozesstransparenz und ist Grundlage für einen syste-matischen Werkzeugtryout. Am Computer wird vorab simuliert, wie Korrekturmaßnahmen wirken – auch unter Berücksichtigung unternehmensspezifischer Standards. Treten dann im Tryout Probleme auf, sind Gegenmaßnahmen schnell und einfach identifiziert, die Anzahl der Korrekturschleifen lässt sich reduzieren.
Auch im Bau von Umformwerkzeugen stecken Effizienzpotenziale, die sich mit einer besseren und parallelen Zusammenarbeit von Konstruktion und Fertigung – hier Engineering und Tryout – heben lassen. (Bild: Allgaier Automotive)

Dass das Thema Zusammenarbeit nicht nur über verschiedene Standorte hinweg, sondern auch innerhalb eines Unternehmens Effizienzpotenziale erschließt, zeigt das Beispiel der Fertigung von Umformwerkzeugen. Üblicherweise sind hier das ‚Engineering‘ – unter anderem verantwortlich für die Blech-Umformsimulation – und ‚Tryout‘ getrennt arbeitende Fachabteilungen. Neben unterschiedlichen Räumlichkeiten betrifft das auch die zeitliche Abfolge. Ist die Fräsfreigabe für ein Werkzeug erteilt, wendet sich das Engineering in der Regel neuen Projekten zu, während die Arbeit des Tryout-Teams erst richtig startet.

Diese Arbeitsweise kann zu Problemen führen, denn beide Abteilungen stellen nicht immer zwangsläufig die gleichen Fragen. Um kritische Bereiche im Bauteil zu finden, geeignete Maßnahmen zu ergreifen und Querverbindungen zu anderen Bereichen frühzeitig zu erkennen, drängt sich die Bündelung der Aktivitäten beider Abteilungen auf – mit Hilfe der simulationsbasierten Tryout-Unterstützung.

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In der Regel muss das Tryout-Team mehrere Korrekturschleifen am Werkzeug durchführen, bis sich mit diesem ein Bauteil in der geforderten Qualität fertigen lässt. Jede dieser Schleifen kostet Zeit und Geld. Zudem ist die Wirksamkeit von Korrekturmaßnahmen oftmals erst im Nachhinein zu erkennen. Hier setzt die simulationsbasierte Tryout-Unterstützung durch das Engineering an. Alle theoretisch möglichen Korrekturmaßnahmen überträgt das Engineering dazu in ein Simulationsmodell. Der Einfluss solcher Maßnahmen lässt sich – per Sensitivitätsanalyse – dann parallel zur Werkzeugfertigung berechnen. Hierfür eignet sich die Autoform-Sigma-Software von Autoform Engineering. Tritt jetzt im Tryout ein Problem auf, lässt sich die Ursache am Computer nicht nur bestimmen, sondern schnell und einfach erkunden, welche Maßnahmen für ein besseres Umformergebnis zu ergreifen sind.

Die Grundlage der Sensitivitätsanalyse bildet die finale Simulation der Engineering-Abteilung, auf deren Basis das Werkzeug entsteht. Dieses ist natürlich hinsichtlich verschiedener Kriterien – etwa Materialversagen oder Faltenbildung – optimiert. Das Simulationssetup wird nun aber erweitert, Korrekturmaßnahmen kommen hinzu, wie etwa die Modifikation des Matrizenradius in einem bestimmten Streubereich. Ein im Werkzeug ursprünglich vorgesehener 10er-Matrizenradius kann auf diese Weise beispielsweise Werte von 8 bis 15 mm annehmen. In der gleichen Weise variierbar sind die Platineneinlegeposition und -form, die Ziehsickenrückhaltung und die Blechhalterkraft. Zahlreiche weitere Korrekturmaßnahmen können ebenfalls berücksichtigt werden, bis hin zu unternehmensspezifischen Standards.

Aktionsplan gibt konkrete Handlungsempfehlung

Tritt nun ein Problem im Tryout auf, greift das Engineering auf die in Autoform-Sigma berechneten Simulationsergebnisse zurück, um geeignete Korrekturmaßnahmen zu bestimmen. Mittels einer Tryout-Karte wird eine konkrete Handlungsempfehlung für die nächste Korrekturschleife erarbeitet, ein Aktionsplan entsteht. Meldet das Tryout-Team etwa zwei Problembereiche, einen Riss am Boden einer Verprägung sowie eine um 23 Prozent ausgedünnte Stelle in der Zarge bei maximal tolerierten 20 Prozent Ausstreckung (siehe Abbildungen), kann das Engineering diese Bereiche am Computer genauer unter die Lupe nehmen.

Autoform-Sigma führt den Anwender in logischen Schritten durch die Auswertung. So zeigt ein Vergleich der Sensitivitäten auf einen Blick, welche Korrekturmaßnahmen keinerlei Einfluss haben und mit welchen eine reelle Chance besteht, das jeweilige Problem zu beheben. Farbige Kreise in unterschiedlicher Größe zeigen an, dass der Problembereich grundsätzlich beeinflussbar ist und die Kreisfarbe gibt an, ob eine Ziehsicke beispielsweise zu erhöhen oder abzubauen ist. Die Korrekturmaßnahme wirkt umso gezielter, je größer der Kreis ist. Daraus lässt sich schnell ein Aktionsplan ableiten, der in der Praxis häufig eine Kombination verschiedener Maßnahmen beinhaltet.

Bevor der Aktionsplan in Stahl umgesetzt wird, empfiehlt es sich, am Computer die Auswirkungen der einzelnen Korrekturmaßnahmen auf das gesamte Bauteil zu überprüfen. Soll beispielsweise ein Radius vergrößert werden, um einen Riss zu vermeiden, können schnell Falten in anderen Bauteilbereichen entstehen. Die beabsichtigte Korrekturmaßnahme löst damit wohl das ursprüngliche Problem, schafft gleichzeitig aber auch ein neues. Das erfordert einen Kompromiss. Mittels Schiebereglern ermöglicht Autoform-Sigma, die Stärke jeder einzelnen Korrekturmaßnahme stufenlos einzustellen, die Wirkung auf das gesamte Bauteil lässt sich zeitgleich am Bildschirm verfolgen. Erst wenn die geeignete Abstimmung gefunden ist, wird der Aktionsplan umgesetzt. Mit einem systematischen Werkzeug-Tryout kann der Werkzeugbau so komplexen Bauteilgeometrien, hochfesten Blechwerkstoffen, engen Terminkalendern sowie hohen Qualitätsansprüchen ein gutes Stück gelassener entgegen treten. Ein Tryout mit System anstelle von Versuch und Irrtum spart Zeit und Geld. -co-

Autoform Engineering Deutschland GmbH, Dortmund Tel. 0231/9742320, www.autoform.com

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