Effiziente Stadienplanung mit Massenverteilung um die Schwerpunktlinie für Schmiedebauteile

Thema Umformtechnik, Industrie 4.0, Künstliche Intelligenz
Projekttitel Effiziente Stadienplanung mit Massenverteilung um die Schwerpunktlinie für Schmiedebauteile (Effiziente Stadienplanung)
Laufzeit 01.11.2017 – 31.01.2021
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Pressemitteilung

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung geometrisch komplizierter Schmiedeteile ist die Materialeffizienz ein entscheidendes Kriterium. Für einen hohen Materialausnutzungsgrad sind die Vorformen bestimmend, welche mithilfe einer effizienten Stadienplanung ausgelegt werden können.

Das Forschungsziel des Projekts ist die Entwicklung einer allgemeingültigen Methode, die basierend auf der Massenverteilung eines beliebigen Schmiedebauteils automatisch mehrstufige Stadienfolgen generiert. Basierend auf einer beliebigen CAD-Fertigformgeometrie soll die Methode die resultierende 3D-Schwerpunktlinie und Massenverteilung des Bauteils ermitteln. Unter Berücksichtigung gültiger umformtechnischer Regeln wird die Massenverteilung je Stadie sukzessiv der des Halbzeugs angenähert.

Unternehmen sparen durch die Methode zur effizienten Stadienplanung sowohl Zeit in der Entwicklungsphase der Stadienfolge als auch Material in der Produktion aufgrund des verringerten Gratanteils.

Veröffentlichungen zum Projekt

Um die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung geometrisch komplizierter Schmiedeteile zu erhöhen, ist die Materialeffizienz ein entscheidender Faktor. In dieser Studie wird eine Methode validiert, die eine mehrstufige Stadienfolge auf Basis der CAD-Datei des Schmiedeteils automatisch entwirft. Die Methode soll materialeffiziente Stadienfolgen generieren und die Entwicklungszeit sowie die Abhängigkeit von Referenzprozessen bei der Auslegung von Stadienfolgen reduzieren. Mittels künstlicher neuronaler Netze wird die Geometrie des Schmiedeteils analysiert und in eine Formklasse eingeordnet. Ergebnis der Analyse sind Informationen über die Bauteileigenschaften, wie z. B. Biegung und Löcher. Daraus lassen sich spezielle Operationen wie z. B. ein Biegevorgang in der Stadienfolge ableiten. Mit einem Slicer-Algorithmus wird die CAD-Datei des Schmiedeteils in Schnittebenen aufgeteilt und die Massenverteilung um die Schwerpunktslinie des Schmiedeteils berechnet. Ein Algorithmus nähert die Massenverteilung und die Querschnittskontur vom Schmiedeteil schrittweise bis zum Halbzeug an. Jede Zwischenform wird als CAD-Datei exportiert. Der Algorithmus benötigt wenige Minuten, um eine mehrstufige Stadienfolge zu generieren. Die entworfenen Stadienfolge werden durch FEM-Simulationen überprüft. Qualitätskriterien, die bewertet und untersucht werden, sind Formfüllung und Falten. Erste FEM-Simulationen zeigen, dass die automatisch generierten Stadienfolgen die Herstellung unterschiedlicher Schmiedeteile ermöglichen. In einem iterativen Anpassungsprozess werden die Ergebnisse der FEM-Simulationen zur Anpassung der Methode genutzt, um materialeffiziente und prozesssichere Stadienfolgen zu gewährleisten.

Automatische Prozessauslegung, Schmieden, FEM, Ressourceneffizienz, CAD

Es wird eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht die Komplexität eines Schmiedeteils automatisiert auf Basis der CAD-Datei des Schmiedeteils zu bestimmen. Eine automatisierte Bewertung der Schmiedeteilkomplexität ist für eine digitalisierte und automatisierte Auslegung von Stadienfolgen notwendig, um wichtige Auslegungsparameter wie den Gratanteil oder die Anzahl der Stadien festlegen zu können.

CAD, Umformtechnik, Algorithmen

Im Beitrag wird eine Methode auf Basis Künstlicher Neuronaler Netze vorgestellt, die es erlaubt, schmiedetechnisch hergestellte Bauteile automatisiert zur Einordnung in Formenklassen zu klassifizieren. Dadurch ist es möglich, direkt aus der CAD-Datei des Schmiedeteils eine Formenklasse und für die Auslegung des Prozesses relevante Charakteristika zu ermitteln, die in einem übergeordneten Ziel dazu genutzt werden, eine automatisierte Stadienplanung durchzuführen.

Schmieden, KNN, CAD

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung komplexer Schmiedeteile sind die Materialeffizienz und die Entwicklungszeit einer Stadienfolge entscheidende Kriterien. Gerade KMU können Stadienfolgen aufgrund zu geringer Kapazitäten und des hohen Wettbewerbsdrucks häufig nur verkürzt auslegen. Daher soll eine allgemeingültige Methode entwickelt werden, die basierend auf der Massenverteilung eines beliebigen Schmiedeteils automatisiert mehrstufige, effiziente Stadienfolgen generiert.

Automatisierte Prozessauslegung, Gesenkschmieden, Ressourceneffizienz

Förderer

Das IGF-Vorhaben 19752 N der Forschungsgesellschaft Stahlverformung (FSV) e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Partner

Ihr Ansprechpartner

Yorck Hedicke-Claus
M. Sc.

Abteilungsleiter Prozesstechnik Bereich Industrie