Forschungsprojekt

Experimentelle und simulative Analysen#

Zielbranche

Maschinenbau, Metallerzeugung und -bearbeitung

Problemstellung

Mit dem Einsatz von hochfesten Werkstoffen in den Bauteilkomponenten der Automobilindustrie verändert sich auch das Belastungsbild für die am Fertigungsprozess beteiligten Umformmaschinen.
Herkömmliche Transferpressen, bei Zulieferern oft als Low-Cost-Variante ausgeführt, werden über lange Zeiträume durch hohe außermittig wirkende Belastungen, häufig durch Prägen und Schneiden in den ersten bzw. letzten Stufen, bis an die zulässige Leistungsgrenze belastet. Belastungszyklen von mehr als 20 Millionen sind dabei keine Seltenheit. Die Folge sind auftretende Schäden an den im Kraftfluss liegenden Antriebskomponenten wie Lagerstellen sowie an Bauteilen des Kopfstückes, die hohen dynamischen Verformungskräften ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Schweißnähte.

Lösung

Das Fraunhofer IWU führt als neutraler Partner im Auftrag der Betreiber oder Hersteller der Maschinentechnik experimentelle und simulative Schadensanalysen durch, um die Ursachen der Schäden zu ermitteln. Dazu und zur Detektierung des Schadensbildes wird eine Belastungsanalyse an der Presse vorgenommen und anschließend durch Nutzung einer FEM-Berechnungsanalyse verifiziert.

In der Regel sind in den Seitenständern oder in den Pleueln der Maschine Dehnungsaufnehmer fest installiert. Für die Untersuchungen werden weitere an für die Aufgabenstellung exponierten Stellen angebaut und entsprechend unter Einleitung statischer Kräfte kalibriert. Die Belastungsanalyse erfolgt anschließend unter Nutzung von Serienwerkzeugen, die der Betreiber zur Verfügung stellt. Durch diese Methode werden reale Belastungen der Maschinen an zuvor ausgewählten kritischen Bauteilen messtechnisch ermittelt. Durch den Abgleich des FEM-Modells mit diesen experimentell ermittelten Spannungswerten und den aus Konstruktions- und Fertigungsunterlagen dokumentierten Randbedingungen wird eine Betriebsfestigkeitsanalyse nach dem gegenwärtigen Stand der Technik durchgeführt.