Die Tribologie von Profilwalzprozessen und deren numerische Abbildung

Die Digitalisierung von Produktionsprozessen schreitet stetig voran und umfasst mittlerweile sowohl die Prozessplanung, -überwachung als auch -steuerung. Dieser Wandel wird getrieben durch den weltweiten Wettbewerbsdruck, zunehmenden Variantenreichtum und kürzere Produktlebenszyklen. Zielsetzung dieser Digitalisierung ist die ganzheitliche digitale Abbildung der Produktion zur frühzeitigen Fehlererkennung und -behebung. Insbesondere bei Prozessketten mit hohen einmaligen sowie wiederkehrenden Investitionskosten in Werkzeuge bestehen erhebliche Potentiale zur Senkung der Stückkosten durch eine optimale Prozessauslegung sowie frühzeitige Fehlererkennung im jeweiligen Produktionsprozess. Die Herstellung kaltumgeformter Verbindungselemente umfasst mehrere, aufeinander aufbauende, Fertigungsverfahren. Diese bestehen üblicherweise aus Zieh-, Verjüng- und Fließpressoperationen, gefolgt von einem abschließenden Profilwalzvorgang. Zur Sicherstellung der geforderten qualitativen und wirtschaftlichen Anforderungen an das finale Bauteil sowie die gesamte Prozesskette ist eine umfangreiche Auslegung erforderlich. Die Auslegung dieser Umformprozesse erfolgt üblicherweise mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Profilwalzen einer abstrahierten, auf der Form typischer Verbindungselemente basierenden, steigungslosen Geometrie sowohl numerisch als auch experimentell untersucht. Mit Hilfe des verifizierten Simulationsmodells ist es möglich, die geometrischen Eigenschaften mit hoher Genauigkeit vorherzusagen. Die in dieser Arbeit dargestellten Ergebnisse bilden die Grundlage, die kaltmassivumformende Prozesskette zur Herstellung von Verbindungselementen durchgängig simulativ abzubilden.