Metamodell unterstützte Simulation und Kompensation von Rückfederungen in der Blechumformung

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In dieser Arbeit wird die Simulation und Kompensation von Formabweichungen, die durch Rückfederungen bei Blechformteilen entstehen, untersucht. Rückfederungen können die Qualität der Teile negativ beeinflussen und zu Ausschuss führen. Die Finite-Element Methode ermöglicht es, diesen Ausschuss durch virtuelle Prozess- und Werkzeugplanung zu minimieren und wirtschaftlichere Umformprozesse zu erreichen. Eine präzise Beschreibung des Werkstoffverhaltens, insbesondere die Modellierung des Verfestigungsverhaltens nach einer Lastrichtungsumkehr, ist entscheidend für genaue Rückfederungsvorhersagen. Verschiedene Tests, wie Zug- und Tiefungsversuche, wurden durchgeführt, um das Werkstoffverhalten zu charakterisieren. Die Rückfederungsvorhersagen wiesen eine relative Abweichung von weniger als 5% zum Experiment auf. Die Arbeit demonstriert eine Rückfederungskompensation anhand eines Streckbiegeteils, wobei Strategien wie die Änderung der Werkzeuggeometrie, des Spannungszustands und der Bauteilsteifigkeit vorgestellt werden. Die Robustheit dieser Kompensationen gegenüber schwer kontrollierbaren Störgrößen wurde ebenfalls analysiert. Ein effizientes Verfahren zur Beschreibung der Prozessrobustheit auf Basis eines Metamodells reduzierte den numerischen Aufwand um 70% im Vergleich zu herkömmlichen Methoden. Die Analyse ergab, dass eine mechanische Kompensationsstrategie mit variierenden Niederhalterkräften eine geringe Streuung aufwies, jed