Experimentell-numerische Methode zur Vorhersage der Schädigung und des Versagens von Fügezonen in Hybridhalbzeugen während der Umformung

Im Teilprojekt C01 des Sonderforschungsbereichs 1153 liegt der Fokus auf der Versagensvorhersage der Fügezone für unterschiedliche Tailored-Forming Prozessketten. Tailored-Forming-Bauteile sind speziell gefertigte Komponenten, bei denen unterschiedliche Werkstoffe und Geometrien, optimal an die jeweiligen Belastungen angepasst, kombiniert werden. Die Herausforderung bei der Auslegung von Tailored-Forming Prozessketten liegt unter anderem in den unterschiedlich hohen Fließspannungen der verschiedenen Werkstoffe, welche eine präzise individuelle Temperaturführung in den jeweiligen Bereichen eines Bauteils erfordern. Dieser Herausforderung soll mit datengetriebenen Ersatzmodellen begegnet werden. Mithilfe solcher Ersatzmodelle sollen bauteilrelevante Größen wie z.B. die erste Hauptnormalspannung im Prozess prognostiziert werden. Diese Prognosen sollen für eine bessere Prozessauslegung und Prozessführung genutzt werden. Der Vorteil der Nutzung von datengetriebenen Ersatzmodellen im Vergleich zu konventionellen numerischen Finite Elemente Simulationen, liegt darin, dass Ersatzmodelle Antwortzeiten von unter einer Sekunde erreichen können und so inlinefähig sind und eine intelligente Regelung im Prozess erlauben. Zudem ermöglichen die kurzen Antwortzeiten ein effizientes Koppeln von Optimierungsalgorithmen. Damit kann z.B. auf Schwankungen im Induktionsstrom während der induktiven Erwärmung reagiert werden, indem die Prozessparameter später in der Prozesskette entsprechend angepasst werden. Diese ermöglichen eine Optimierung von Prozessparametern im Rahmen der Prozessauslegung gemäß zuvor definierten Kriterien und so eine Entwicklung von einfacheren und robusteren Prozessen.

Da der Verschleiß der Umformwerkzeuge ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf die Bauteilqualität und die Prozessrobustheit hat, wird dieser nun erstmalig für die Umformung hybrider Halbzeuge analysiert und durch einen geeigneten Ansatz numerisch modelliert. Das Ersatzmodell und die Modellierung des hybriden Verschleißes werden in einer automatisierten Prozesskette implementiert und validiert.