Simulation und Verifizierung technologierelevanter Blechwerkstoffeigenschaften

In der vorliegenden Arbeit wurden das Napfziehen mit verschiedenen Stempelbodenformen und die Erichsentiefung mit verschiedenen Stempelformen hinsichtlich ihrer Umsetzungsmöglichkeiten als fertigungsintegriertes Prüfverfahren in die Praxis untersucht. Die durchgeführten Experimente zeigen, dass eine eindeutige Differenzierung bei verschiedenen Blechwerkstoffen, Chargenschwankungen und differierenden Anfangsdicken unter gleichen Prozessbedingungen nur durch Bestimmung des Stempelkraft-Stempelweg-Verlaufes möglich ist. Für die spätere Umsetzung als fertigungsintegriertes Prüfverfahren wurde eine Miniaturisierung der Werkzeuggeometrien vorgenommen und der Einfluss prozess- und werkzeugabhängiger Größen auf das Prüfergebnis betrachtet. Es erfolgte eine Abschätzung der Stempelkraft-Weg-Verläufe für das Napfziehen mit verschiedenen Stempelbodenformen und der Erichsentiefung mit verschiedenen Stempelformen mittels um Materialeigenschaften erweiterter analytischer Ansätze. Validiert wurden die analytischen Berechnungen durch vergleichende Simulationen mit verschiedenen FEM-Programmen. Beide Prüfverfahren wurden bezüglich ihrer praktischen Umsetzbarkeit und Aussagefähigkeit ihrer Ergebnisse diskutiert und bewertet. Aufgrund der einfacheren Gewährleistung gleich bleibender Randbedingungen in der Praxis erfolgte der Einsatz der Erichsentiefung mit halbkugeliger Stempelform zur fertigungsintegrierten Prüfung. Die Wahl eines prozessnahen Einsatzortes des Prüfverfahrens gewährleistet die Ermittlung werkstoffspezifischer Kennwerte parallel zur Teile-Herstellung. Schwankungen der Materialeigenschaften, die über Differenzen in Blechdicke, Festigkeit und Dehnung hinausgehen, und Schwankungen, die während des Produktionsprozesses von Hub zu Hub auftreten, werden so berücksichtigt. Damit wurde ein Prüfverfahren zur Sicherung einer gleich bleibenden Qualität ab dem ersten gefertigten Teil ermittelt, mit dem auf einfachem Weg eine fertigungsintegrierbare Lösung zur Eigenschaftsüberwachung von Tiefziehblechen möglich ist.