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Transferprojekt T-A2: Mikromechanische Modellierung und Simulation von Umformprozessen

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Vedran Glavas
 

Motivation und Ziele:
Im Rahmen dieses Transferprojekts sollen aktuelle Forschungsansätze aus dem Graduiertenkolleg 1483 auf momentane Problemstellungen aus der Industrie angewendet werden. Als Kooperationspartner konnte die Firma Constellium gewonnen werden, die zu den weltweit führenden Unternehmen im Bereich Alluminium Halbzeuge gehört.
Phänomenologische Materialmodelle liefern bei vielen Anwendungen keine zufriedenstellenden Ergebnisse bei Umformprozessen von vielkristallinen Materialien. Hierbei treten große Deformationen auf und die Entwicklung der Mikrostruktur kann nicht vernachlässigt werden.
Für die Umformsimulationen wird ein zweiskaliges Materialmodell mit kristallplastischen Ansätzen auf der Mikroskala verwendet.

Untersuchungen Ergebnisse

Als erste Anwendung wurde der Herstellungsprozess von Getränkedosen betrachtet. Dabei werden in einem mehrstufigen Tiefziehprozess aus Alluminiumblechen Getränkedosen hergestellt. Für die Alluminiumlegierung liegen Texturmessungen vor, die für die spätere Berechnung als Input für die Kristallorientierungen benötigt werden.
Durch die Simulationen wird das Zipfelprofil (nicht-uniforme Dosenhöhe aufgrund von Anisotropien) bestimmt und mit experimentellen Daten verglichen. 

Der zweistufige Tiefziehprozess im Getränkedosen Herstellungsprozess wurde im Rahmen der Finite-Elemente-Methode mit einem zweiskaligem, stark gekoppelten kristallplastischen Materialmodell simuliert.
Das berechnete Zipfelprofil stimmt qualitativ mit den experimentellen Ergebnissen überein. Um eine bessere Übereinstimmung der Zipfel bei 0° (zur Walzrichtung des Blechs) zu erreichen, wird an einem nicht-Taylorartigen Modell gearbeitet