Technik, Die Bewegt Technology In Motion
Willkommen WelcomeTechnik, die bewegtTechnology in Motion1Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
FEM in derMassivumformungDr.-Ing. Stephan WeidelLeiter Forschung und EntwicklungHirschvogel Umformtechnik GmbH2Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Inhalt Motivation für FEM im Unternehmen Anwendung FEM Warmumformung Halbwarmumformung Kaltumformung Werkzeugbelastung (Verschleiß, Brüche, Armierungen) Grenzen der FEM und Ausblick, aktuelle F&E-Themen3Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Übersicht „Umformung“Overview gKaltumformungCold ForgingHalbwarmumformungWarm ForgingWarmumformungHot ForgingKombinationsverfahrenCombinations of Hot/Warmwith Cold ForgingQuelle (Blechteile) Source (Sheet metal parts): Pockauer Werkzeugbau4Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHBlechumformungSheet Metal Forming
Massivumformverfahren20 CKaltumformungCold ForgingQuelle Source: Hirschvogel5Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHForging Processes720 C - 950 CHalbwarmumformungWarm Forging1200 CWarmumformungHot Forging
Anwendungsgebiet FEMUmformsimulation ist nur einAnwendungsgebiet der FEMfield of application of FEASimulation of a forging process isonly one field of FEA applicationBewegungsablauf menschl. FingerKinetic simulation in medenticalengineeringCrashsimulation PKWSimulation kompletter Fertigungsanlagen. Quelle: ABBSimulation of manufacturing facilities. Source: ABB6Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHBelastungsanalyse SchwenklagerStress analysisUmformsimulationSimulation of forming- andforging processes
Anwendungsgebiet FEMVorstufe SchwenklagerHalbwarmumformung:Warm Forging:Temperatur / C Kaltumformung:Cold Forging:Kontakt / mmTemperatur / C Warmumformung:Hot Forging:field of application of FEAEinziehen GleichlaufgelenkFertigpressen Tripode 500 Umformprozesse(meist mehrstufige Auslegungen - unterschiedliche Varianten)7Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Grundlagen der FEMWarum FEM-Simulation ? Verkürzung derProzessentwicklungszeiten Frühzeitige Erkennung vonProblemberecheichenBasics of FEAWhy FEA-simulation ? Reduction of process developmenttimes Premature detection of problem area Prevention of failure Vermeidung von Fehlern Reducing of initial weight Reduzierung des Einsatzgewichtes Improvement of process Besseres Prozessverständnisunderstanding Ausbildung der Konstrukteure Training of mechanical designers Versuche und Machbarkeitsstudien Experimentation and reducibility8Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
FEM prinzipieller AblaufPrincipal of FEA actionRealteilreal workpiecevirtuelles Werkstückvirtual workpieceAbgleich mit Realteil(Messungen)Calibration with real workpiece (measurement)Exzenterpresse, WarmumformungEccentric press, Hot ForgingNur genaue Randbedingungen(Werkstoffdaten, Reibung, Temperatur, )und feine Vernetzung ergeben Just precise boundary conditions (materialdata, friction, temperature, ) and finemesh size to offer 9Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHSimulationssoftware FORGESoftware for simulation FORGE genaue Simulationsergebnisse precise results of simulation
FEM prinzipieller AblaufBeispiel Gesenkschmieden:Example Hot Forging process:Principal of FEA action1.1. Konstruktion CAD-ModellDesing of CAD-model2.4. Auswertung der ErgebnissePost-Processing10Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHGesenk obenupper dieRohlingbilletGesenk untenlower dieFEM - Pre-Processorvernetzter Rohling2. Erstellung der BerechnungsdateiPre-Processing3. BerechnungslaufSolving (computation)CAD - Geometrienmeshed billet3.FEM - Solver4.FEM - Post-ProcessorFEMErgebnisdarstellungvisualisation of results
FEM - ClusterFEA - ClusterBerechnungscluster für Umformprozesssimulationen:Hardware for simulation of forgingprocesses:HEG 9-Core Windows11Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHHEG 20-Core WindowsHUG 32-Core Windows
Übersicht FEM UmformprozesseOverview FEA forging -Anwendungen UmformsimulationFEA-application forming simulationKaltumformungCold Forgingmeist 2D Simulationmostly 2D simulationStoffflussmaterial flowHalbwarmumformungWarm Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationEigenschaften Werkstückcaracteristics workpieceWarmumformungHot Forgingmeist 3D Simulationmostly 3D ations of Hot/Warmwith Cold Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationWerkzeugberechnungtool computation12Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Übersicht Warmumformung Overview Hot nwendungen UmformsimulationFEA-application forming simulationKaltumformungCold Forgingmeist 2D Simulationmostly 2D simulationStoffflussmaterial flowHalbwarmumformungWarm Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationEigenschaften Werkstückcaracteristics workpieceWarmumformungHot Forgingmeist 3D Simulationmostly 3D ations of Hot/Warmwith Cold Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationWerkzeugberechnungtool computation13Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Warmschmieden14Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
MaterialflussFormfüllung15Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Stofffluss Warmumformung material flow hot forgingStofffluss Aluminium Warmumformung mit KontaktdarstellungMaterial flow of Warm Forging of aluminium with contactAnimationKontakt / mm4,0SchwenklagerSterring knuckle2,00,016Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Kontakt-Skalar 3DUnterfüllung am Teil17Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Kontakt-Skalar 3DKontakt /mm (Abstand: Werkstück – 18Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHkein Kontakt
Normalspannung-Skalar 2DσN /MPa0-100keine 100019Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHkeine Formfüllung
MaterialflussFaltenerkennung20Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Geschwindigkeits-Vektor 3DFalte21Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Geschwindigkeits-Vektor 3DKontakt /mm (Abstand: Werkstück – Werkzeug)0.300.270.24Vektoren laufenaufeinander zu0.210.180.150.120.090.060.03022Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHFalte
Luft- oder SchmierstoffeinschlussσN / MPa500250023Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH!Unterfüllung
MaterialflussObjektverfolgung24Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Objektverfolgungparticle traceKundenreklamation: „Riss am Bauteil“Customer complaint: “crack in work piece”Untersuchung mit FEM und REM: MnS-Seigerungszeilen im Vormaterial?FEA and REM Analysis: MnS-segregation in primary material?Bohrungen25Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHRiss 2mm tief !
Objektverfolgungparticle traceUntersuchung mit FEM und REM: MnS-Seigerungszeilen im Vormaterial?FEA and REM Analysis: MnS-segregation in primary material?Modellierung derSeigerungenzeilen imVormaterial26Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Objektverfolgungparticle traceFEM: MnS-Seigerungszeilen in der WarmumformungFEA Analysis: MnS-segregation in hot forging process27Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Objektverfolgungparticle traceFEM: MnS-Seigerungszeilen in der WarmumformungFEA Analysis: MnS-segregation in hot forging process.Fasern (Seigerungen)kommen im Bereich desRisses zu liegen.auch für Scherkanteanwendbar28Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Übersicht HalbwarmOverview warm nwendungen UmformsimulationFEA-application forming simulationKaltumformungCold Forgingmeist 2D Simulationmostly 2D simulationStoffflussmaterial flowHalbwarmumformungWarm Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationEigenschaften Werkstückcaracteristics workpieceWarmumformungHot Forgingmeist 3D Simulationmostly 3D ations of Hot/Warmwith Cold Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationWerkzeugberechnungtool computation29Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Kombinations-Umformbauteil Tripode:FertigungTripodenfertigung30Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Stofffluss Halbwarmmaterial flow warm formingGleichlaufgelenk Halbwarmumformung mit KontaktdarstellungMaterial flow by Warm Forging with contact between tools and workpieceKontakt / (only points visible)Umformstadieworkpiece0,40,30,20,1031Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHMatrizeDie plate
Scherkantenverfolgungtrace of shearing edge3D Simulation 30 Schnitt: Objektverfolgung3D simulation 30 cut: particle traceScherkante oben (vor dem Setzen)upper shearing edge (before upsetting)32Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Scherkantenverfolgungtrace of shearing edge3D Simulation 30 Schnitt: Objektverfolgung3D simulation 30 cut: particle traceScherkante oben (nach dem Setzen)upper shearing edge (after upsetting)33Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Scherkantenverfolgungtrace of shearing edge3D Simulation 30 Schnitt: Vergleich FEM und Realteil3D simulation 30 cut: Comparison FEA and work pieceScherkante oben (vor dem Setzen)upper shearing edge (before upsetting)34Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Übersicht KaltumformungOverview cold nwendungen UmformsimulationFEA-application forming simulationKaltumformungCold Forgingmeist 2D Simulationmostly 2D simulationStoffflussmaterial flowHalbwarmumformungWarm Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationEigenschaften Werkstückcaracteristics workpieceWarmumformungHot Forgingmeist 3D Simulationmostly 3D ations of Hot/Warmwith Cold Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationWerkzeugberechnungtool computation35Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
KaltumformungKaltumformung36Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Stofffluss Kaltumformungmaterial flow cold forgingStofffluss Kaltumformung 1. Stufe mit UmformgradMaterial flow of Cold Forging 1. stage with EQ-Strain37Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHAnimation
Stofffluss Kaltumformungmaterial flow cold forgingStofffluss Kaltumformung 2. Stufe mit UmformgradMaterial flow of Cold Forging 2. stage with EQ-Strain38Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHAnimation
Stofffluss Kaltumformungmaterial flow cold forgingStofffluss Kaltumformung 3. Stufe mit UmformgradMaterial flow of Cold Forging 3. stage with EQ-StrainGetriebewelleGear shaft39Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHAnimation
Stofffluss Kaltumformungmaterial flow cold forgingKundenanfragen: erreichbare Napftiefe?Customer enquiry: measurement depth of cup?1. Auslegung 3. Stufe, 2D-Simulation, Faltenbildung40Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHx
Stofffluss Kaltumformungmaterial flow cold forgingKundenanfragen: erreichbare Napftiefe?Customer enquiry: measurement depth of cup?x2. Auslegung 3. Stufe, 2D-Simulation, geringer Napftiefe, Faltenbildung41Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
MaterialflussFaserverlauf42Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Faserverlauf im BauteilStehende SchmiedungVertical forging43Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHAnimationfibre flow at wockpieceLiegende SchmiedungHorizontal forgingAnimation
Faserverlauf (Risse) 2Dsenkrecht austretende,(bei Zerspanungangeschnittene) FasernBerücksichtigungder Zerspankontur!RissgefahrPittingfestigkeit!44Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Faserverlauf im BauteilTypischer Faserverlauf nachFlanschstauchenTypical grain flow fibers after flangeupsettingfibre flow at wockpieceRealteil aus UmformungReal workpiece from formingDamage of material because of cutting fiberssenkrecht austretende, angeschnittene FasernBauteilbruch während desthermischen Entgratens45Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHKontur nach ZerspanungContour after milling
Übersicht KombinationOverview FEM-Anwendungen UmformsimulationFEA-application forming simulationKaltumformungCold Forgingmeist 2D Simulationmostly 2D simulationStoffflussmaterial flowHalbwarmumformungWarm Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationEigenschaften Werkstückcaracteristics workpieceWarmumformungHot Forgingmeist 3D Simulationmostly 3D ations of Hot/Warmwith Cold Forging2D und 3D Simulation2D and 3D simulationWerkzeugberechnungtool computation46Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
VerzahnungspressenStofffluss KaltumformungMaterial flow of Cold ForgingLamellenträgerDisc carrier47Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHforming of splinesAnimation
Verzahnungspressenforming of splinesStofffluss KaltumformungMaterial flow of Cold ForgingϕV / -7.005.253.501.75048Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHStadienplan modifiziert
WerkzeugversagenWerkzeugversagen49Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
BerechnungsmethodenGekoppelte Simulation (eine Berechung) Materialfluss und Werkzeugbelastung beeinflussen sich gegenseitig; „Synchrone“ Berechnung des Gleichgewichtszustands pro Inkrement; Werkstück-Werkstoffmodell: elastisch-plastisch; Werkzeug-Werkstoffmodell: z.Zt. linear-elastisch (deformierbar); Rechenzeit hoch (mehrere Tage auf 1 CPU).Entkoppelte Simulation (zwei getrennte Berechnungen) Keine Rückkopplung zwischen Materialfluss und Werkzeugbelastung. Eine Berechnung „Materialfluss“ mit starren Werkzeugen (Standard); Eine weitere Berechnung mit linear-elastischem Werkstoffverhalten für Werkzeuge imPre-Processor aufsetzen; Übertrag Werkzeug-Normalspannungen für ein ausgewähltes Inkrement; Rechenzeit gering (ein paar Stunden auf 1 CPU).50Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Werkzeugbelastungcoupled tool computation2D gekoppelte Werkzeugbelastung Tangentialspannungen2D coupled tool computation tangential stressesσT / MPa1050900750upper diebilletdie ring600lower die450300150051Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHZugspannungen(σT 0)VertikalerMatrizenbruchdurch hoheZugspannungen
Werkzeugbelastungcoupled tool computation2D gekoppelte Werkzeugbelastung Tangentialspannungen2D coupled tool computation tangential stressesσT / MPa1050900750600450300150052Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHZugspannungen(σT 0)Zuspannungen imWerkzeugverbandum 30% gesenkt.
Werkzeugbelastunguncoupled tool computation3D entkoppelte Werkzeugbelastung 1. Hauptspannung (Zugbelastung)3D uncoupled tool computation 1st Principal Stress (tension)σ1 / MPa1500 Kritischer Bereich (elastisches Werkzeug FEM)Critical area (elastic tool FEA)750053Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHRiss am realen WerkzeugCrack on work piece
Elastisch-Plastisches Werkzeugverhalten 3DWerkzeugbruch(Ermüdung)54Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Elastisch-Plastisches Werkzeugverhalten 3DϕV / 55Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Verschleißbereichewear area3D Ermittlung der Verschleißbereiche am Werkzeug3D detection of abrasive wear area at the toolVerschleißwert Kontaktnormalspannung x Relativgeschwindigkeit begrenzte GenauigkeitVerschleißriefen am Umformteil56Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHBerechnete Verschleißbereiche am Gesenk
Verschleiß 3DT / CVerschleißwerte noch nichtabsolut quantifizierbarHohe and: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHVerschleiß
Grenzen der FEMboundaries of FEAZiel: Möglichst viel „Realität“ in das Simulationsmodell bringen.Aim: the boundary conditions have to nearly on the reality as possible.Nur bedingt möglich, weil folgende Einflüsse heute noch nicht bzw.ungenügend abgebildet werden können:But these settings are limited by the following topics: Schwankende Rohteilqualität (Schwankungen im Rohteil, zwischenverschiedenen Chargen, Form und Gestalt) Veränderung des tribologischen Zustandes während der Umformung(z. B. Abriss Schmierfilm, ) Elastizität des Gesamtsystems (Aggregat, Werkzeuge)Einfluss des Zunders, Werkzeugverschleiß, Lufteinschlüsse .usw 58Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Reale RohlingsgeometrieGesenkschmieden1. Stufe (setzen)1. Stage (upsetting)59Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHreal geometry of billetDie-Forging2. Stufe (Vorstufe)2. Stage (pre-stage)
Ausblick60Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Gekoppelte Simulationcoupled simulation3D Prozess und Maschine gekoppelt3D prozess and machine coupledSimulation Presse61Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding rungsinformationKraftinformationÜbergeordnete Steuerungsumgebung (Matlab/Simulink)Simulation MassivumformungQuelle: WZL/RWTH Aachen
AbschrecksimulationQuenchingAnalyse der Gefügeumwandlung und Erkennung von SpannungsrissenAnalysis of microstructure and detection of stress crackingTrennschnittcutGewaltbruchflächesurface of fractureEntdeckung eines Risses bei der SichtprüfungDetection of a crack by visual inspectionRissbruchflächesurface of fracture by crack62Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
AbschrecksimulationQuenchingAnalyse der Gefügeumwandlung und Erkennung von SpannungsrissenAnalysis of microstructure and detection of stress ,60,60,50,50,40,40,30,30,20,20,10,10063Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHImplementierung eines ZTU in FEMImplementation of TTT in FEA
AbschrecksimulationQuenchingAnalyse der Gefügeumwandlung und Erkennung von SpannungsrissenAnalysis of microstructure and detection of stress crackingσ1 / MPa500Skalierungsfaktor 10Scaling factor 10400300200100064Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbHImplementierung eines ZTU in FEMImplementation of TTT in FEA
Weiterentwicklung der FEM Werkstückschädigung in der Kaltumformung (Chevrons,Schubrisse) Gefügesimulation Quantitative Verschleißberechnung Genauere Eingangsdaten (Reibung, Fließkurven) Schnellere Berechnung größerer Modelle Abbildung der gesamten Entwicklungskette (Einfluß desVormaterials, Auswirkung des Umformvorgangs aufBauteileigenschaften)65Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Zusammenfassung FEM stellt unverzichtbares Werkzeug zur Auslegung vonUmformprozessen dar Deutliche Kostensenkung durch reduzierte Entwicklungszeiten Haupteinsatzgebiete bei Prozessauslegung und -optimierung:- Stofffluss/ Formfüllung- Kräfte- Optimierung des Einsatzgewichts- Werkzeugbelastung Korrekte Eingangsparameter, Randbedingungen entscheidend66Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !Thank you for your attention !67Stand: Mai 2010 Hirschvogel Holding GmbH
Overview FEA forging processes Massivumformung Forging Umformung Forming meist 2D Simulation mostly 2D simulation FEM-Anwendungen Umformsimulation FEA-application forming simulation Kaltumformung Cold Forging Halbwarmumformung Warm Forging Warmumformung Hot Forging Eigenschaften Werkstück caracteristics workpiece 2D und 3D Simulation 2D and 3D .
Kopieer die prente van Jesus en die wolk op ander karton en sny dit rofweg uit. Pons gaatjies oral waar sirkels aangedui is. Plak die middelpunt van die tou vas aan die agter-kant van die prent van Jesus. Die twee punte van die toue gaan deur die gaatjies aan die bo- en onderkante van die karton
SPEKTRUM DX5e BEDIENUNGSANLEITUNG 23 EN DE FR IT DSM TECHNOLOGIE Ihre DX5e sendet auf dem 2,4GHz Band und wird mit der DSM Technik der 2. Generation betrieben. Diese digitale Spread Spektrum Technik ermöglicht große Reichweiten für alle Arten und Größen von Modellen. Anders als Schmalbandsysteme, ist die Spektrum 2,4GHz Technik
In die begin van die Bybel, in die Eerste boek, staan wat in die begin gebeur het. Dit staan in die héél eerste versie van die Bybel in die héél eerste boek in die Bybel. Kan jy onthou wat die boek se naam beteken? [Genesis beteken “begin”. Doen teksmemori-sering van Gen. 1:1 met behulp van die moontlikhede op bladsy 10.]
God van die Bybel, die God van die Skepping, die God wat hierdie heelal regeer! Waar Hy Sy weg na die vervulling van die mens se begeerte vir ’n gelukkige, oorvloedige en doelgerigte lewe opsom, inspireer God hierdie woorde aan die einde van die boek Prediker: “Die hoofsaak van alleswat gehoor is, is: Vrees
Psalm 1 Die regverdige en die goddelose. Psalm 8 Wat is die mens dat U aan hom dink. Psalm 23 Die Herder en die Tafelheer . Psalm 46 Bedaar , God is daar 'n Vaste vesting is ons God . . Psalm 121 My hulp van die Here. Psalm 136 Sy liefde hou nooit op nie. Psalm 139 Die Here ken my deur en Deur Psalm 146 Prys die Here van die Heelal .
AnTon WeBeRn (1883–1945) Five Movements for String Quartet, op. 5 (1909) Heftig bewegt Sehr langsam Sehr bewegt Sehr langsam In zarter Bewegung INTERMISSION JoHAnneS BRAHMS (1833–1897) String Quartet no. 3 in B-flat Major, op. 67 (1875) Vivace Andante Agita
Serenade for String Quartet, op.14 (1919) I. Allegro moderato, ma con spirito-----7 minutes-----Anton Webern (VAY-burn) Five Movements for String Quartet, op. 5 (1909) I. Heftig bewegt - Etwas ruhiger II. Sehr Langsam III. Sehr bewegt-----7 minutes-----Antonin Dvorak (De-VOR-Zhahk) St
Die eerste komponent van die ruimtestasie is in 1998 in ‘n wentelbaan om die Aarde geplaas. Die stasie word in fases gebou, soos wat modules een na die ander (gewoonlik ‘n paar maande uitmekaar) die ruimte ingeskiet word. Van die dele is selfs sonder enige bemanningslede met radio-beheerde seine om die Aarde geplaas.
