MCL – MATERIALS CENTER LEOBEN FORSCHUNG GMBH
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FORSCHUNGSPROGRAMM
COMET K
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MPPE
Highlights
Optimierung des Radialschmiedens
durch Finite Elemente-Methoden
Mit Hilfe des Radialschmiedens können leistungsfähige Komponenten wie Rohre,
Achsen, hohle Antriebs- und Getriebewellen etc. hergestellt werden. Die Umformung
erfolgt im kalten, halbwarmen oder warmen Zustand und reicht von der Primärum-
formung über die Herstellung von Halbzeugen bis hin zu Net-Shape bzw. Near-Net-
Shape-Qualitäten. Die Vorteile des Verfahrens liegen in der hohen Wirtschaftlichkeit
durch geringe Entwicklungs- und Werkzeugkosten bei großer Flexibilität und hoher
Produktivität. Darüber hinaus erlaubt das Verfahren die Einhaltung geringster Tole-
ranzen bei Innen- und Außenkonturen und ist für die Erzeugung vielfältiger Geomet-
rien bei rohrförmigen Werkstücken geeignet. Die Auslegung des Prozesses erfolgt bis
heute hauptsächlich aufgrund der Erfahrungen weniger Experten.
Das neu entwickelte und optimierte FE-Simulationsmodell bietet neben einer verein-
fachten Eingabe der Simulationsdaten den wesentlichen Vorteil, dass die erforderli-
chen Rechenzeiten um bis zu 60 % verkürzt werden konnten. Durch Vergleichsrech-
nungen konnte die Anwendbarkeit vereinfachter zweidimensionaler Rechenmodelle
für die Abbildung einzelner Prozessführungen untersucht und deren Genauigkeit mit-
tels dreidimensionaler Berechnungen verifiziert werden. Somit lassen sich die Si-
mulationszeiten für manche Einsatzbereiche des Verfahrens weiter reduzieren und
Parameterstudien schneller und kostengünstiger durchführen.
Radialschmiedemaschine SKK
© GFM GmbH
Die Abbildung des komplexen Radialschmiedeverfahrens durch FE-Methoden ist auf-
grund des inkrementellen Charakters sehr zeitaufwendig. Ziel der Arbeit war daher
die Untersuchung unterschiedlicher Modellierungsansätze sowie die Schaffung einer
automatisierten Eingabeoberfläche, um den Aufwand für die Modellierung sowie die
Rechendauer zu verkürzen. Durch die Verifikation von zwei- und dreidimensionalen
Rechnungen wurde die Aussagefähigkeit der verschiedenen Ansätze bezüglich der
lokalen Größen (z.B. Werkstofffluss, Spannungen, Umformgrade) wie auch der globa-
len Größen (z.B. erforderliche Umformkraft) untersucht. Durch die Entwicklung eines
automatisierten Berechnungsablaufes konnte die Effizienz der 3D-Simulation infolge
des drastisch reduzierten Zeitaufwands in der Modellerstellungs- und Berechnungs-
phase erhöht werden.