Simulationssoftware ersetzt reale Versuchsreihen
Das verstärkte Interesse daran, im Bereich der Fahrzeugtechnik Bauteile aus Stahl durch Bauteile aus Leichtbaumaterialien zu ersetzten, wird von einer steigenden Nachfrage nach innovativen Umformverfahren begleitet. Das Tiefziehen, kombiniert mit einem integrierten elektromagnetischen Kalibrierungsschritt, gehört zu den vielversprechendsten Technologien, die momentan zur Erweiterung der Beschränkungen der Umformbarkeit von Aluminiumlegierungen verfügbar sind. Das elektromagnetische Umformen ist ein innovativer Hochgeschwindigkeits-Umformprozess, bei dem die Energie eines gepulsten Magnetfelds ausgenutzt wird, um Kräfte auf Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit auszuüben und so ihre Formbarkeit zu erhöhen. Damit das gesamte Potenzial dieser Technologie bei der industriellen Produktion von Fahrzeugteilen ausgenutzt werden kann, haben die Partner des EMF-Projekts verschiedene Aspekte ihrer Anwendbarkeit unter Verwendung von numerischen Modellen untersucht. Die ESI-Group trug in hohem Maße zum Erreichen der Ziele des EMF-Projekts bei, indem sie für den Programmcode zum elektromagnetischen Umformen SYSMAGNA und für die Simulationssoftware PAM-STAMP geeignete Programmoptionen entwickelt haben. Besonderes Interesse galt allen relevanten physikalischen Phänomenen, die den elektromagnetischen Umformprozess beeinflussen, die berücksichtigt wurden, indem sie numerisch abgebildet wurden. Die Genauigkeit der Prozesssimulation wurde deutlich verbessert, indem die Effekte einer Bauteilerwärmung und -deformation sowie die Stromkreisparameter der Maschine zur Zuführung, die beim elektromagnetischen Umformen verwendet wird, berücksichtigt wurden. Durch Verwendung des zuverlässigen PAM-STAMP-Codes zur Simulation des Blechumformprozesses konnte die Leistungsfähigkeit einer Vielzahl von Werkzeugformen ohne Zeitaufwand bewertet werden. Mit dem SYSMAGNA-Programmcode konnte ein Finite-Elemente-Ansatz der elektromagnetischen Phänomene erstellt werden, die von den vier Maxwellschen Gleichungen beschrieben werden. Kurzzeitig auftretende Phänomene, die beim elektromagnetischen Umformprozess beobachtet werden können, wurden in das vollständig gekoppelte elektromagnetisch-mechanische Modell integriert. Das umfangreiche Softwarepaket, das von den Partnern des EMF-Projekts zusammengestellt wurde, ist darauf ausgerichtet, den Anforderungen der Fahrzeugentwickler an eine realistische Analyse der Probleme der elektromagnetischen Suszeptibilität während des elektromagnetischen Umformprozesses zu entsprechen.
