Simulation

Die Simulation als Werkzeug für die virtuelle Produktentwicklung ist vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie ein wichtiger Bestandteil der Entwicklungskette. Immer breiter wird die Simulation auch für die Entwicklung und Optimierung von Formgebungsprozessen eingesetzt. In der Blechumformung können mit Finite-Element-Programmen (FEM) die Geometrien und Eigenschaften von Bauteilen vorhergesagt und durch eine gezielte Variation der Prozessparameter und der Werkzeugform optimiert werden.

Umformung

Am Fraunhofer IWU werden Blechumformsimulationen mit einer Vielzahl von physikalischen Phänomenen detailliert betrachtet. Dazu gehören der Einfluss der Rückfederung sowie die Berücksichtigung von thermischen Effekten, Hochgeschwindigkeitseffekten sowie von Versagenserscheinungen. Hauptziele der Blechumformsimulation sind die Untersuchung der Herstellbarkeit von Bauteilen sowie die Auslegung und Optimierung der Werkzeuge und Prozesse.

Zerspanung

Eine wichtige Voraussetzung zur Weiterentwicklung spanender Fertigungsverfahren ist die numerische Simulation. Der fortschreitende Entwicklungsstand von Hard- und Software erlaubt dabei immer detailliertere Modelle, unter anderem von Span- und Gratbildung, Werkzeugdesign, Werkzeug- und Werkstückspanntechniken, Schicht-Substrat-Systemen sowie dem Einfluss von Prozesskräften und -temperaturen auf das Bauteilverhalten. Eine enge Verbindung von Simulation und Experiment sichert die erforderliche Realitätsnähe.

Mechanische Fügetechnik

Mechanische Fügeprozesse sind häufig durch komplexe Spannungsverteilungen und hohe lokale plastische Verformungen charakterisiert. Am Fraunhofer IWU werden mit angepassten Prozessmodellen unter Berücksichtigung aller realen Werkzeugbewegungen und -geometrien eine große Bandbreite an mechanischen Fügeverfahren mithilfe der numerischen Simulation untersucht und die wesentlichen Prozesseinflussgrößen nachvollzogen. Zudem bilden wir den Einfluss der Fügeoperationen auf das Bauteil und die gesamte Prozesskette numerisch ab. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist die Kopplung der Simulation mit statistischen Methoden für Sensitivitäts-, Optimierungs- und Robustheitsanalyen.

Faser-Kunststoff-Verbunde

Bei der wirtschaftlichen Auslegung und Fertigung von Leichtbaustrukturen, vor allem im Bereich der Verbundwerkstoffe, ist eine verlässliche numerische Simulation von immer größerer Bedeutung. Angefangen mit der Strukturberechnung von Bauteilen und der dazugehörigen optimalen Faserorientierung über die realitätsnahe Prozesssimulation bis hin zur Umsetzung von Crash-Berechnungen kann das Fraunhofer IWU die komplette Prozesskette abdecken.