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FE-Modellierung der Halbwarmumformung von 7000er Aluminiumblech und Voraussage der Bauteileigenschaften nach der Auslagerung mit KNN

FE-Modellierung der Halbwarmumformung von 7000er Aluminiumblech und Voraussage der Bauteileigenschaften nach der Auslagerung mit KNN

Email:  fem@ifum.uni-hannover.de
Year:  2021
Sponsors:  Industrielle Gemeinschaftsforschung iGF - Fördernummer: 21645N

Aufgrund der stetig strikteren Emissionsgrenzwerte für Automobile, nimmt der Leichtbau einen immer höheren Stellenwert in der Automobilindustrie ein. Dabei kann die Fahrzeugmasse durch verbesserte Fertigungsverfahren, Konstruktionsmethoden und Werkstoffe verringert werden. Aluminiumlegierungen der 7000er Serie bieten aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeiten ein sehr hohes Leichtbaupotential. Bei Raumtemperatur ist die Bruchdehnung von Aluminium allerdings gering, was in einer schlechten Kaltumformbarkeit resultiert. Mittels der Halbwarm- (HWU 150-250 °C) oder Warmumformung (350-450 °C) kann die Umformbarkeit durch die erhöhte Prozesstemperatur gesteigert werden. Bei der Anwendung der HWU kann im Vergleich zur Warmumformung Energie eingespart und sowohl ökonomisch als auch ökologisch effizienter produziert werden.

Die numerische Prozessanalyse der Umformung von Bauteilen aus 7000er Alu fand bisher nur einen bedingten Einsatz. Der Schwerpunkt von Forschungsarbeiten lag auf Umformprozessen im kalten Zustand oder auf experimentellen Untersuchungen der Warmumformung. Nicht modelliert wurden ebenfalls die anschließenden Wärmebehandlungen, wie die kathodische Tauchlackierung (KTL). Auch sind finale Eigenschaften wie die restliche Zugfestigkeit und Umformbarkeit nach der Umformung von 7000er Legierungen, welche ebenfalls durch Wärmebehandlungen beeinflusst werden, derzeit nicht darstellbar.

Aus dem Potential der HWU von 7000er Alu lässt sich daher der Forschungsbedarf nach einem detaillierten numerischen Simulationsmodell zur Abbildung der HWU ableiten. Das Modell soll das temperaturabhängige Fließ-, Verfestigungs- und Versagensverhalten bei den für die HWU relevanten Prozessbedingungen beschreiben. Hierfür ist eine detaillierte Materialcharakterisierung durchzuführen. Weiterhin bieten trainierte KNN das Potential, den konventionellen Ergebnistransfer nach einer numerischen Simulation zu erweitern. Hierfür werden KNN an den Ergebnissen von verschieden thermo-mechanisch behandelten Zugversuchen trainiert und getestet. In Kombination mit einer Simulationssoftware sollen die KNN schließlich die finalen Bauteileigenschaften nach der KTL voraussagen.