Visioplastische Formänderungs- und Spannungsanalyse mit in Ziehwerkzeugen integrierter Bildverarbeitung

Ziel des Forschungsvorhabens war die In-Prozess-Erfassung der Werkstoffverschiebungen beim Blechziehen mit der Bildverarbeitung und die Auswertung der gemessenen Oberflächenkoordinaten durch die experimentell-theoretische Methode der visioplastischen Formänderungs- und Spannungsanalyse. Damit sollten Fehlereinflüsse der herkömmlichen Formänderungsanalysen behoben werden.
Diese berücksichtigen die Umformgeschichte nur näherungsweise, indem möglichst identisch gefertigte Ronden bis zu unterschiedlichen Tiefen umgeformt werden oder indem die Umformung einer Ronde mehrfach unterbrochen und diese entlastet vermessen wird. Auch Fehler durch manuelles Messen z. T . über lokale Störungen hinweg sollten ausgeschlossen werden.
Durch die In-Prozess-Erfassung der Werkstoffverschiebungen in vorgebbaren Zeitschritten kann der instationäre Verlauf eines Umformvorganges und somit seine Umformgeschichte anhand der momentanen Formänderungs- und Spannungszustände wesentlich genauer bestimmt werden als früher. Ferner wird der zeitliche Aufwand für die Probenvorbereitung, Versuchsdurchführung und Auswertung erheblich gesenkt.
Zur Realisierung wurde ein optischer Messkopf und eine benutzerfreundliche und fehlerrobuste Software geschaffen, die eine komfortable Durchführung der visioplastischen Formänderungs- und Spannungsanalyse von der Bildaufnahme bis zur Darstellung der Ergebnisse gestattet. Hierzu wurden in ein bestehendes Bildverarbeitungssystem neue Module hinzugefügt bzw. bestehende erweitert. Dies betrifft im Wesentlichen:
• automatische Kalibrierung des Messkopfes
• Steuerung der Bildaufnahme (zeitgleicher Bildeinzug der Kameras)
• halb- bzw. vollautomatische Kreuzrasterauswertung in Abhängigkeit vom Grad der Verformung des Rasters
• Durchführung der Formänderungs- und Spannungsanalyse
• Darstellung der Ergebnisse

Anhand durchgeführter Versuchsreihen wurden die Vorteile des neuen Systems bei der Ermittlung der Grenzformänderungskurve, der Verfolgung der Umformgeschichte und der Beurteilung von Versagensfällen (Falten, Risse) verdeutlicht.