Numerische Verfahrensauslegung beim Innenhochdruckumformen

Ziel des Vorhabens war es, die Vorhersage von Verfahrensgrenzen beim IHU auf Basis theoretischer Schädigungsansätze sowie das Aufzeigen von optimalen Lastpfaden mit der FEM zu ermöglichen.

Dabei sollte neben der Kostensenkung bei der Verfahrensauslegung einerseits die Prozesssicherheit erhöht werden und andererseits die Ausnutzung des gewählten Werkstoffes sowie die Bauteileigenschaften verbessert werden. Die beiden technisch bedeutenden Hauptversagensfälle "Bersten" und "Faltenbildung" standen dabei im Mittelpunkt der Betrachtung.

Zur Berechnung der Prozesscharakteristik für das Innenhochdruckumformen wurde ein Regler als eigenständiges Berechnungsmodul, das prinzipiell an ein beliebiges explizites FEM-Programmpaket angebunden werden kann, entwickelt. Dieser Regler basiert auf einer unscharfen Logik (Fuzzy Logic). Als Hauptkriterien des Reglers sind die kritische Faltenbildung im ungestützten Bereich des Rohres und die Normalgeschwindigkeit des Werkstoffes zur Matrize betrachtet worden. In diesem Projekt wurde das entwickelte Modul mit Hilfe der Benutzerschnittstellen VDLOAD und VUMAT an das explizite FEM-Programm ABAQUS/Explicit angebunden.

Die optimierten Lastpfade wurden für rotationssymmetrische und asymmetrische Nebenformelemente berechnet und im Experiment verifiziert. Mit den berechneten Lastpfaden konnten Gutteile ohne Auftreten der Versagensfälle Bersten und Falten ausgeformt werden.