Erweiterung der Formgebungsgrenzen beim Tiefziehen durch zusätzliche Krafteinleitung

Die materialspezifischen Prozessgrenzen beim Tiefziehen hängen von der Spannungsverteilung im Werkstück ab. Wird die Beanspruchungsgrenze des Materials in einem bestimmten Bereich überschritten, so kommt es zum Materialversagen. Durch das lokale Einbringen einer zusätzlichen Kraft kann ein drucküberlagerter Spannungszustand erzeugt werden, wodurch der Blechwerkstoff in kritischen Bereichen für Risseintritte entlastet und die Prozessgrenzen erweitert werden. Hier ist die Finite-Elemente-Methode zur numerischen Vorhersage des erzielbaren Prozessfensters hinsichtlich des Bauteilversagens ein unverzichtbares Werkzeug. Das Ziel dieses Folgeprojektes besteht darin, das Formänderungsvermögen der Stähle HCT600X und HX340LAD in einem der Grenzformänderungskurve gegenüber breiteren Spektrum von Dehnungszuständen (reine Scherung bis äquibiaxialer Druck) zu ermitteln und in die FE-Simulation des konventionellen Tiefziehprozesses sowie des Tiefziehens mit zusätzlicher Krafteinleitung in Form eines geeigneten spannungsbasierten Versagensmodells einzubinden. Dabei soll der Einfluss des verfahrensbedingten Spannungszustandes auf das Formänderungsvermögen durch experimentelle Untersuchungen genau erfasst werden. Innerhalb der Materialcharakterisierung erfolgt dazu die Ermittlung des Formänderungsvermögens unter Berücksichtigung verschiedener Spannungszustände für HCT600X und HX340LAD mit einer Blechdicke von 1,0 mm. Mithilfe der am IFUM entwickelten Scherzugversuche wird ermöglicht, dass sich die plastische Formänderung unabhängig von der Probenausrichtung und des Spannungszustandes in der Mitte des Beanspruchungsbereichs lokalisiert. Darauf folgend wird das spannungsbasierte Versagenskriterium generiert. Dieses wird hinsichtlich der numerischen Vorhersage des Materialversagens beim Tiefziehen mit Aktivierung einer zusätzlichen Krafteinleitung geprüft und validiert. Ferner wird bei der Versagensmodellierung auch die Flächenpressung, die ab einem bestimmten Stadium des Tiefziehprozesses auf den Werkstoff ausgeübt wird, berücksichtigt. Die Projektergebnisse sollen zur Erhöhung der Genauigkeit der simulationsgestützten Auslegung von konventionellen Blechumformprozessen sowie der Prozesse mit zusätzlicher Krafteinleitung hinsichtlich des Einsatzes hochfester Stahlblechwerkstoffen beitragen.