IGF-Vorhaben 20444 BR: Qualifizierung eines vereinfachten Ersatzmodells zur Prozesssteuerung beim Walzrunden großer Blechdicken für hohe Umformgrade (Umformoptimierung)


Fraunhofer-Gesellschaft e.V. Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
Prof. Dr.-Ing. Wilko Flügge, M.Sc. Pascal Froitzheim)

Bearbeitungszeitraum: 01.01.2019 bis 31.12.2021

Kurzfassung des Vorhabens

Das Ziel des Forschungsvorhabens stellt die Entwicklung eines vereinfachten Berechnungsmodells zur Prognose des Umformergebnisses beim Walzrunden großer Blechdicken dar. Für die Automatisierung des derzeit rein manuell gesteuerten Walzrundprozesses für große Blechdicken ist die echtzeitfähige Prognose des Umformverhaltens zur Ableitung der notwendigen Zustellgrößen bei geringen Losgrößen ein großes Problem, da bei numerischen Simulationen (FEM) die erforderlichen Zykluszeiten nicht gewährleistet werden können und Materialschwankungen zu Abweichungen im Umformverhalten führen.

Als Ergebnis der Forschungsarbeit wird daher die Entwicklung und Erprobung eines Berechnungsalgorithmus für die Fertigung von Rohren großer Blechdicken durch kleine mittelständische Unternehmen (KMU) erarbeitet. Zu diesem Zweck wird basierend auf einer Untersuchung des Eigenspannungszustandes und einer numerischen Sensitivitätsanalyse ein mathematisches Modell zur Abschätzung der charakteristischen Spannungsverteilung während der Umformung entwickelt. Mithilfe dieses mathematischen Modells kann die Plattenumformung über einen geometrischen Ansatz prognostiziert werden. Neben der Prognose für die Steuerung des Umformprozesses beschreibt die Rückführung des realen Umformverhaltens durch eine geeignete Prozessüberwachung ein weiteres Ergebnis des Forschungsvorhabens. Aus diesem Grund wird aufbauend auf den Forschungsergebnissen ein geeignetes Messverfahren entwickelt, mit dem die Prozessüberwachung auch für bestehende Walzanlagen ergänzt werden kann. Die entwickelten Ansätze können unter Laborbedingungen verifiziert und anschließend an einer bestehenden Walzanlage eines im projektbegleitenden Ausschuss involvierten Betriebs erprobt werden

Besonders kleine mittelständische Unternehmen können von dem entwickelten Algorithmus vollumfänglich profitieren, da sie auch bei geringen Losgrößen wirtschaftlicher produzieren können und somit ein Wachstum entlang der gesamten Wertschöpfungskette ermöglichen.