Project UmCra2

Integrated Process Chains for Stamping and Crash Simulation

Hintergrund

Die Anforderungen an die Crashsicherheit von Automobilen und damit indirekt an die Crashsimulation werden immer höher. Für industrielle Anwender der Umform- und Crashsimulation stellt sich derzeit insbesondere bei den modernen hochfesten Stählen wie Dualphasen- oder TRIP-Stählen das Problem der mechanischen Werkstoffmodelle und der dafür nötigen Kennwerte. Zwar gibt es auf akademischem Gebiet viele Entwicklungen zu den Modellen für die hochfesten Stähle und daraus resultierende Veröffentlichungen, die Umsetzung in kommerzielle Software erfolgt jedoch nicht oder erst mit großer Zeitverzögerung.

© Foto Steinhoff und Braun's GmbH

Links: Undeformiertes Blech (kalt) in der Presse. Rechts: Abgekühltes Hutprofil nach partiellem Presshärten.

Problembeschreibung

Die Prozessroute bei der Blechherstellung hochfester Stähle einschließlich der Wärmebehandlung zur Gefügeeinstellung hat einen starken Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften beim Umformen. Diese mechanischen Eigenschaften werden bei der Umformung lokal modifiziert und haben Einfluss auf die Kennwerte beim Crashverhalten des Bauteils. Der übergreifende Ansatz Wärmebehandlung - Umformung - Crash wurde jedoch bislang weitestgehend nicht berücksichtigt.

© Foto Steinhoff und Braun's GmbH

Thermographieaufnahmen. Links: Erwärmtes Blech in der Presse vor der Umformung. Rechts: Hutprofil nach partiellem Presshärten bei 500°C.

Projektziele

Ziel des Forschungsprojekts ist ein vielseitig einsetzbares Materialmodell unter Berücksichtigung der thermischen und mechanischen Vorgeschichte für die mechanischen Eigenschaften von Mehrphasenstählen, durch welches ein Optimierungspotential bei der Umform- und Crashsimulation von Bauteilen erreicht wird. Unter thermischer Vorgeschichte sollte die Wärmebehandlung zur Gefügeeinstellung bei Mehrphasenstählen (DP, TRIP) und der Vergütungsschritt beim Presshärten von 22MnB5 verstanden werden. Die mechanische Vorgeschichte ist insbesondere der Kaltumformprozess bei den Mehrphasenstählen und der Warmumform- und Presshärteprozess beim 22MnB5. Bei der Entwicklung des Materialmodells sollte auf vorhandenen Modellen der Literatur aufgebaut werden, diese sollten aber für einen Einsatz im industriellen Maßstab sowohl für die Umform- als auch für die Crashsimulation angepasst werden.

© Foto Faurecia Autositze GmbH

Versuchsaufbau des Vierpunktbiegeversuches

© Foto Faurecia Autositze GmbH

Analyse des Deformationsfeldes für den Vierpunktbiegeversuch

© Foto Faurecia Autositze GmbH

Simulationsergebnis des virtuellen Vierpunktbiegeversuches