DE102022204034A1

DE102022204034A1 - Kompensation der Rückfederung bei der mehrstufigen Herstellung von Umformteilen

Info

Publication number: DE102022204034A1
Application number: DE102022204034.1A
Authority: DE
Inventors: Arndt Birkert; Benjamin Hartmann; Phillip Zimmermann
Original assignee: Hochschule Heilbronn Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Inigence GmbH
Current assignee: Hochschule Heilbronn Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Inigence GmbH
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein computergestütztes Verfahren zur Ermittlung rückfederungs-kompensierter Wirkgeometrien für Presswerkzeuge, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeugs, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Pressteils sowie auf ein Computerprogrammprodukt.Verwendung bei der computergestützten simulationsbasierten Fertigungsplanung

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf ein computergestütztes Verfahren zur Ermittlung rückfederungskompensierter Wirkgeometrien für Presswerkzeuge, die zur Herstellung eines Pressteils mittels einer Abfolge mehrerer aufeinanderfolgender Pressoperationen vorgesehen sind, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeugs, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Pressteils sowie auf ein Computerprogrammprodukt.
Die Herstellung von Pressteilen aus Blech, insbesondere von Karosserieteilen für Fahrzeuge, erfolgt üblicherweise mittels mehrstufiger Pressprozesse, die eine Abfolge mehrerer aufeinanderfolgender Pressoperationen aufweisen. Hierbei wird üblicherweise ein Halbzeug in Form einer Blechplatine zunächst mittels eines Umformverfahrens, zum Beispiel durch Tiefziehen bzw. Karosserieziehen oder Formprägen, umgeformt und hiernach in weiteren Pressoperationen weiterbearbeitet. Die weiteren Pressoperationen können beispielsweise eine weitere ziehtechnische Bearbeitung, ein Beschneiden, ein Nachschlagen, ein Einstellen, ein Nachformen oder dergleichen vorsehen. Die weiteren Pressoperationen werden im Folgenden auch als Folgeoperationen und die in diesen am Werkstück erfolgenden Teilprozesse zusammenfassend als presstechnische Bearbeitung bezeichnet.
Die Werkzeugherstellung eines Presswerkzeugs verläuft typischerweise in zahlreichen Stufen. Eine umfassende Darstellung findet sich in dem Fachbuch: A. Birkert, S. Haage, M. Straub: „Umformtechnische Herstellung komplexer Karosserieteile - Auslegung von Ziehanlagen“, Springer ViewegVerlag (2013), Kapitel 5.9. Dabei wird bis zur Stufe der sogenannten Werkzeugeinarbeitung und Werkzeugausprobe zunächst ein grundsätzlich funktionsfähiges Presswerkzeug hergestellt. Daran schließt sich die Stufe der Werkzeugkorrektur an, die auch die Rückfederungskompensation beinhaltet. Die Rückfederungskompensation beinhaltet solche Maßnahmen, die am grundsätzlich funktionsfähigen Presswerkzeug vorgenommen werden, um neben einer reißerfreien und faltenfreien Herstellbarkeit auch trotz elastischer Rückfederung eine anforderungsgerechte Maß- und Formhaltigkeit des herzustellenden Pressteils zu gewährleisten.
Die im Rahmen der Rückfederungskompensation vorzunehmenden Maßnahmen sind erforderlich, da sich komplexe Pressteile in der Praxis bei Werkzeugnullgeometrie nicht auf Anhieb innerhalb vorgegebener Maß- und Formtoleranzen fertigen lassen. Dabei haben Toleranzabweichungen am ersten werkzeugfallenden Pressteil mannigfaltige Ursachen, sowohl in Bezug auf einen Absolutwert der Abweichung als auch auf die Streuung der Abweichung über mehrere Pressteile hinweg. Die genannten Maß- und Formabweichungen sind überwiegend die Folge einer elastischen Rückfederung des Pressteils nach dem Öffnen des Werkzeugs und/oder nach der Entnahme des Werkstücks aus demselben. Dabei ist allgemein bekannt, dass die elastische Rückfederung des Pressteils erhebliche Kosten im Rahmen der Werkzeugherstellung verursacht. Nicht unerhebliche Anteile der Gesamtkosten der Werkzeugherstellung müssen aufgewendet werden, um das grundsätzlich funktionsfähige Presswerkzeug im Rahmen der Werkzeugkorrektur zur Kompensation der rückfederungsbedingten geometrischen Abweichungen des Pressteils anzupassen.
Zur Anpassung der Presswerkzeuge existieren unterschiedliche Korrektur- bzw. Kompensationsstrategien im Stand der Technik. Diese zielen - ausgehend von einem grundsätzlich funktionsfähigen Presswerkzeug - darauf ab, Maß- und Formabweichungen des Pressteils nach der betreffenden Pressoperation mittels einer Anpassung der das Pressteil der betreffenden Pressoperation abbildenden Werkzeuggeometrie zu beseitigen, so dass am Ende des mehrstufigen Pressprozesses eine toleranzgerechte Zielgeometrie des Pressteils erreicht wird. Die Zielgeometrie wird im Rahmen dieser Anmeldung auch als „Nullgeometrie“ des Werkstücks bezeichnet. Insbesondere folgende Definitionen sollen im Rahmen dieser Anmeldung gelten:

Unter „Nullgeometrie“ soll diejenige Geometrie des Werkstücks verstanden werden, die man in der betreffenden Pressoperation des mehrstufigen Pressprozesses zu erreichen gedenkt. Ein Presswerkzeug, das auf einer CAD-Sollgeometrie des herzustellenden Werkstücks (d.h. die Nullgeometrie) modelliert wird, wird auch als „Nullwerkzeug“ bezeichnet. In einem solchen (nicht kompensierten) Werkzeug sind die Werkzeug-Nullgeometrie und die Werkstück-Nullgeometrie identisch. Unter „Korrekturgeometrie“ ist eine korrigierte, also vereinfacht ausgedrückt eine zum Ausgleich der elastischen Rückfederung „überbogene“ Werkzeuggeometrie zu verstehen. Die Korrekturgeometrie kann auch als „Kompensationsgeometrie“ bezeichnet werden. Die Kompensationsgeometrie weicht zwingend von der in der betreffenden Pressoperation zu erreichenden Nullgeometrie ab, da nach dem Öffnen des Werkzeugs und/oder der Entnahme des Werkstücks aus demselben eine elastische Rückfederung des Werkstücks zu verzeichnen ist. Mit „Rückfederungsgeometrie“ wird die nach dem Öffnen des Werkzeugs und/oder nach der Entnahme des Werkstücks aus demselben sich ergebende Werkstückgeometrie bezeichnet. Die „Rückfederungsgeometrie“ kann auch als (elastische rückgefederte) Ist-Geometrie bezeichnet werden. Die Rückfederungsgeometrie des Werkstücks soll jedenfalls nach der letzten Pressoperation des mehrstufigen Pressprozesses der angestrebten Nullgeometrie entsprechen. Vereinfacht ausgedrückt sollte eine Korrekturstrategie so beschaffen sein, dass durch eine Ermittlung rückfederungskompensierter Wirkgeometrien der Presswerkzeuge die Herstellung eines Pressteils in Nullgeometrie ermöglicht wird. Dabei kann ein Presswerkzeug, dessen Wirkgeometrie entsprechend angepasst ist, auch als „kompensiertes Werkzeug“ oder „korrigiertes Werkzeug“ bezeichnet werden.

Im Stand der Technik sind unterschiedlichste simulationsgestützte Kompensationsstrategien für Presswerkzeuge in mehrstufigen Pressprozessen beschrieben.
Beispielsweise wird in dem Fachbeitrag: K. Roll, T. Lemke, K. Wiegand: „Possibilities and Strategies for Simulations and Compensation for Springback“, AIP Conference Proceedings, vol. 778. Melville, NY: American Institute of Physics, 2005, Seite 295/302, ein Überblick über mehrere simulationsgestützte Kompensationsstrategien gegeben. Dabei wird die Empfehlung ausgesprochen, dass geometrische Abweichungen des Werkstücks von der Nullgeometrie grundsätzlich durch eine Kompensation in der hierfür als ursächlich identifizierten Pressoperation ausgeglichen werden sollen. Hierzu ergänzend wird auf einen mit dem vorgenannten Fachartikel korrespondierenden Tagungsbeitrag derselben Autorenschaft verwiesen (LS-DYNA Anwenderforum, Bamberg 2004: „Simulationgsgestützte Kompensation der Rückfederung“).
Andererseits ist aus dem Fachartikel: A. Birkert et al.: „Optimization of the process robustness of the stamping of complex body parts with regard to dimensional accuracy“, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 418 (2018) 012107, bekannt, dass eine instabile Positionierung des Werkstücks am bzw. im Werkzeug maßgeblichen Einfluss auf die Robustheit und damit die Wiederholgenauigkeit mehrstufiger Pressprozesse ausüben kann. Dabei wurde gezeigt, dass eine verbesserte Positionierung des Werkstücks - neben weiteren dort benannten Faktoren - eine Verminderung der maßlichen Streuung der Pressteile bewirken kann. Die Positionierungssituation des Werkstücks beim Einlegen in das Werkzeug wird im Folgenden auch als Teillage bezeichnet. Unterscheiden sich die einzulegende Werkstückgeometrie und die aufnehmende Wirkgeometrie des Werkzeugs, liegt ein sogenannter Werkstücklagefehler vor.
In der Patentschrift „Kompensation der Rückfederung bei der mehrstufigen Herstellung von Umformteilen“ ( DE 10 2019 203 082 A1 ) werden konkrete Kompensationsstrategien beschrieben, welche die Teillage, also die Positionierung des Werkstücks in weiteren Pressoperationen berücksichtigt. Dabei wird darauf geachtet, dass die aufnehmende Wirkflächengeometrie einer weiteren Pressoperation, zumindest abschnittsweise, der ankommenden Werkstückgeometrie entspricht. Die dort aufgezeigten Kompensationsstrategien sollten allgemeingültig bei jeder beliebigen Werkstückgeometrie eines umformtechnisch hergestellten Karosseriebauteils anwendbar sein. In Bezug auf die restlichen bekannten Kompensationsstrategien ist bei dieser Vorgehensweise jedoch ein erheblicher zeitlicher Mehraufwand bei der Generierung der Werkzeugwirkflächen, vor allem bei steigender Anzahl an weiteren Pressoperationen, zu erwarten. Dies liegt darin begründet, dass in dem üblicherweise iterativen Prozedere der Rückfederungskompensation der Simulationsprozess nach jeder Pressoperation unterbrochen und die Wirkfläche der folgenden Pressoperation an das rückgefedert ankommende Werkstück angepasst werden muss.
AUFGABE UND LÖSUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, das eine möglichst allgemeingültige Anwendbarkeit auf unterschiedliche mehrstufige Pressprozesse und die Herstellung von Presswerkzeugen zur Verwendung in solchen mehrstufigen Pressprozessen ermöglicht, wobei die herzustellenden Presswerkzeuge so beschaffen sind, dass die damit hergestellten Pressteile möglichst maßhaltig sind und der mehrstufige Pressprozess gleichzeitig möglichst robust ist, wobei der zeitliche Aufwand des Verfahrens gegenüber dem bekannten Stand der Technik in der Offenlegungsschrift DE 10 2019 203 082 deutlich reduziert werden soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein computergestütztes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Weiterhin werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 10 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 umfasst die Schritte a) bis e) sowie den Schritt z). Dementsprechend wird bei der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber dem Stand der Technik zunächst nicht die komplette Abfolge als zusammenhängender Prozess betrachtet (simuliert). Vielmehr wird hierbei jede Pressoperation der Abfolge einzeln für sich betrachtet (simuliert), wobei Störgrößen in Form von vermeidbarer elastischer Formänderungsenergie eliminiert werden. Unter vermeidbarer elastischer Formänderungsenergie wird diejenige Formänderungsenergie verstanden, die bereits beim Schließen der(des) Niederhalter(s) in der betreffenden Pressoperation dadurch erzeugt wird, dass die aufnehmenden Wirkflächen der betreffenden Pressoperation sowie die Wirkflächen der(des) Niederhalter(s) eine andere Geometrie haben, als das ankommende Werkstück.
Prozesstechnisch wird das dadurch erreicht, dass das in der betreffenden Pressoperation ankommende Werkstück (simulativ) keine Rückfederung erfahren hat und somit in den relevanten Wirkflächenbereichen praktisch geometriegleich mit der aufnehmenden Pressoperation ist. Zusätzlich wird für alle Pressoperationen auch noch die komplette Pressoperation inklusive der (isolierten) Rückfederung simuliert. Die aus den derart isoliert betrachteten Pressoperationen resultierenden Einzel-Rückfederungsergebnisse (Maßabweichungen), werden anschließend für alle Pressoperationen in geeigneter Weise miteinander verknüpft, um so eine Aussage zu den in den einzelnen Pressoperationen jeweils zu kompensierenden Maßabweichungen zu erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf unterschiedlichste mehrstufige Pressprozesse anwendbar, so dass insbesondere auf eine anwendungsfallspezifische erfahrungsbasierte Anpassung der Werkzeuge weitestgehend oder gar vollständig verzichtet und der Prozess automatisiert werden kann. Dabei erlauben die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Wirkgeometrien eine weitgehend maßhaltige Herstellung des betreffenden Pressteils zum einen und zum anderen wird gleichzeitig eine gute Robustheit und damit Wiederholgenauigkeit des mehrstufigen Pressprozesses ermöglicht, allerdings bei gegenüber der Patentschrift „Kompensation der Rückfederung bei der mehrstufigen Herstellung von Umformteilen“ ( DE 10 2019 203 082 A1 ) deutlich reduziertem Arbeits- und Zeitaufwand.
Der Schritt a) sieht ein Simulieren einer ersten Pressoperation des mehrstufigen Pressprozesses vor. Bei dieser Simulation wird ein virtuelles Werkstück, das das reale Pressteil repräsentiert, mittels eines virtuellen Werkzeugs, das ein reales Presswerkzeug des mehrstufigen Pressprozesses repräsentiert, umgeformt. Hierbei wird das Werkstück beim Einlegen in das erste Werkzeug wenigstens abschnittsweise an einer Wirkfläche aufgenommen und hiernach durch Einwirkung einer oder mehrerer Wirkflächen umgeformt. Die virtuelle Wirkfläche des ersten Werkzeugs kann eine reale Wirkgeometrie des betreffenden Presswerkzeugs repräsentieren und basiert in der Regel auf CAD-Nulldaten des Werkstücks. Neben der Simulation des eigentlichen Umformens umfasst der Schritt a) zudem eine Ermittlung der elastisch rückgefederten Rückfederungsgeometrie des Werkstücks, die wie eingangs definiert auch als Ist-Geometrie bezeichnet werden kann. Die Rückfederungsgeometrie kann nach einem virtuellen Öffnen des Werkzeugs und/oder einer Entnahme des umgeformten Werkstücks aus dem Werkzeug vorliegen. Dabei bezieht sich die Rückfederungsgeometrie vorzugsweise auf einen von externen Kräften wenigstens im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig, freien Zustand des Werkstücks, wobei ein Einfluss der Schwerkraft auf sich ergebende Deformationen des Werkstücks berücksichtigt sein kann. Das Simulieren gemäß Schritt a) umfasst demnach eine computergestützte Berechnung einer umgeformten und elastisch rückgefederten Konfiguration des Werkstücks, wobei diese Konfiguration im Kontext von Schritt a) auch als erste Rückfederungsgeometrie bezeichnet wird. Zur Durchführung des Schritts a) geeignete computergestützte Berechnungsmethoden sind im Stand der Technik als solche grundsätzlich bekannt und bedürfen daher keiner näheren Beschreibung. Zu nennen sind in erster Linie, aber nicht ausschließlich, Finite- Elemente-Methoden.
Der Schritt b) sieht ein Simulieren der wenigstens einen Folgeoperation des mehrstufigen Pressprozesses unter Verwendung des wenigstens einen weiteren Werkzeugs vor. Dabei erfolgt die Simulation in einer dem Schritt a) entsprechenden Weise unter Verwendung einer hierfür geeigneten computergestützten Berechnungsmethode. Abweichend von Schritt a) liegt das Werkstück nun bereits in einer umgeformten, jedoch nicht rückgefederten Konfiguration, nämlich der ersten Pressteilnullgeometrie, vor. Diese wird unter Verwendung der Wirkfläche des wenigstens einen weiteren Werkzeugs aufgenommen und abermals presstechnisch bearbeitet. Die nach dieser Bearbeitung vorliegende elastisch rückgefederte Konfiguration wird als weitere Rückfederungsgeometrie des Werkstücks bezeichnet.
Der Schritt c) sieht ein Ermitteln der geometrischen Abweichungen des Werkstücks vor. Diese Abweichungen beziehen sich auf eine angestrebte Nullgeometrie des Werkstücks. Die Abweichungen werden mittels eines Abgleichs der nun vorliegenden Rückfederungsgeometrien mit der besagten Nullgeometrie ermittelt. Die Abweichungsgrößen können eine skalare oder vektorielle Größe bzw. Feldgröße sein. Vorzugsweise werden die Abweichungsgrößen in Form eines Verschiebungsvektorfelds zwischen der angestrebten Nullgeometrie und den nun vorliegenden Rückfederungsgeometrien ermittelt.
Die Schritte d) und e) sehen ein Anpassen der Werkzeuge, nämlich des ersten Werkzeugs und des wenigstens einen weiteren Werkzeugs, zur Minimierung der zuvor ermittelten geometrischen Abweichung des Werkstücks vor. Dieses Anpassen erfolgt in Abhängigkeit der zuvor ermittelten Abweichungsgrößen, beispielsweise der besagten Verschiebungsvektorfelder. Dabei wird das erste Werkzeug in Abhängigkeit einer Addition aller folgenden Abweichungsgrößen ausgehend von dem in Schritt a) zugrunde gelegten Zustand angepasst. Mit anderen Worten erfolgt das Anpassen in Schritt d) ausgehend von der der Simulation der ersten Formoperation zugrunde gelegten Wirkfläche des ersten Werkzeugs. Sofern das erste Werkzeug als Nullwerkzeug konfiguriert war, erfolgt das Anpassen in Schritt d) ausgehend von der Nullgeometrie des ersten Werkzeugs. Hierbei wird die Wirkfläche des ersten Werkzeugs vereinfacht ausgedrückt „überbogen“, was einem Abändern der Geometrie der Wirkfläche entgegen der Richtung der elastischen Rückfederung gleichkommt. Hierfür geeignete Methoden sind als solche grundsätzlich bekannt. Zu nennen sind beispielsweise die sogenannte Displacement-Adjustment-Methode sowie Modifikationen der selbigen, wie sie in handelsüblicher FEM-Software zur Simulation von Blechumformprozessen verwendet wird. Des Weiteren zu nennen ist die sogenannte „strukturmechanische“ Kompensationsmethode, wie sie in der DE 10 2016 212 933 A1 beschrieben ist. Daneben existiert eine als Comprehensive Compensation (CC) Methode bezeichnete Kompensationsmethode, die in der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift gewürdigt ist. Vor diesem Hintergrund erübrigt sich eine weitere Beschreibung der Details des Schritts d). Wichtig zu erkennen ist, dass das Anpassen des wenigstens einen weiteren Werkzeugs in Schritt e) nur noch in Abhängigkeit der hierauf folgenden Abweichungsgrößen - nämlich eine Abweichungsgröße in einem zweistufigen Herstellprozess oder i-1 Abweichungsgrößen in einem i-stufigen Herstellprozess - ausgehend von dem in Schritt b) zugrunde gelegten Zustand erfolgt.
In dem abschließenden Schritt z) werden die zuvor angepassten Wirkflächen der Werkzeuge als Kompensationsgeometrie des jeweils repräsentierten Presswerkzeugs festgelegt.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die Schritte f) bis h) gemäß dem Wortlaut von Anspruch 2 vorgesehen, wobei deren Ausführung nach dem Schritt e) des Verfahrens nach Anspruch 1 erfolgen soll. Diese Ausgestaltung der Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Anpassung der Wirkflächen - zur Minimierung der in Anspruch 1 ermittelten geometrischen Abweichung des Werkstücks - einen Einfluss auf die Rückfederung in den Operationen und somit auch auf die zu Ende des mehrstufigen Pressprozesses vorliegende geometrische Abweichung des Werkstücks von der angestrebten Nullgeometrie haben wird. Demgegenüber geht das Verfahren nach Anspruch 1 davon aus, dass dieser Einfluss vernachlässigbar gering sein wird, sodass bereits ein einmaliges Anpassen der Wirkflächen genügt, um ein maßhaltiges Werkstück am Ende des mehrstufigen Pressprozesses zu erhalten.
Der unmittelbar auf den Schritt e) auszuführende Schritt f) sieht ein durchgehendes Simulieren aller Pressoperationen des mehrstufigen Pressprozesses vor. Diese Simulation erfolgt in einer dem Schritt a) beziehungsweise Schritt b) entsprechenden Weise, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die diesbezügliche Offenbarung im Zusammenhang mit den Ausführungen zu Anspruch 1 verwiesen wird. Allerdings erfolgt das Simulieren unter Verwendung der zuvor angepassten nun vorliegenden Wirkflächen des ersten und zweiten Werkzeugs. Ein durchgehendes Simulieren meint, dass die nach der ersten Pressoperation vorliegende Rückfederungsgeometrie in die folgende Pressoperation eingelegt wird. Im Gegensatz dazu, wurde im Vorgehen nach Anspruch 1 eine nicht rückgefederte Pressteilnullgeometrie in die folgende Pressoperation eingelegt. Am Ende des simulierten mehrstufigen Pressprozesses wird sich eine weitere Rückfederungsgeometrie des Werkstücks einstellen. Diese Rückfederungsgeometrie kann auch als aktuelle oder nun vorliegende Rückfederungsgeometrie bezeichnet werden.
Der hierauf folgende Schritt g) sieht ein erneutes Ermitteln der geometrischen Abweichung des Werkstücks vor. Dabei wird die angestrebte Nullgeometrie des Werkstücks mit der nun vorliegenden Rückfederungsgeometrie des Werkstücks verglichen und in Abhängigkeit dieses Vergleichs eine nun vorliegende Abweichungsgröße ermittelt. Diese nun vorliegende Abweichungsgröße wird sich betragsmäßig von der Summe der in Schritt c) ermittelten Abweichungsgrößen unterscheiden und vorzugsweise betragsmäßig geringer als diese sein.
Der Schritt h) sieht ein erneutes Anpassen der Werkzeuge, nämlich des ersten Werkzeugs und des wenigstens einen weiteren Werkzeugs im Hinblick auf die nun vorliegende geometrische Abweichung des Werkstücks vor. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Offenbarung im Zusammenhang mit den Schritten d) und e) verwiesen, die in Bezug auf den Schritt h) in entsprechender Weise gilt. Dabei erfolgt das Anpassen der Wirkflächen des ersten und des wenigstens einen weiteren Werkzeugs zusätzlich zu den zuvor erfolgten geometrischen Anpassungen der Wirkfläche.
Abschließend können die auf diese Weise erneut angepassten Wirkflächen als kompensierte Wirkgeometrie des jeweils repräsentierten Presswerkzeugs in einer dem Schritt z) entsprechenden Weise festgelegt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schritte f) bis h) iterativ, d.h. wiederholt ausgeführt werden. Dabei soll die wiederholte Ausführung bis zum Erreichen einer vorgegebenen Anzahl an Iterationen und/oder bis zum Erreichen eines Konvergenzkriteriums ausgeführt werden. Das Konvergenzkriterium kann der Abweichungsgröße und/oder dem Werkstücklagefehler zugeordnet sein. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann einem nichtlinearen Rückfederungsverhalten Rechnung getragen werden. Vereinfacht ausgedrückt werden die Wirkflächen der Werkzeuge unter Berücksichtigung der zuvor bereits erfolgten Anpassungen erneut und wiederholt so lange angepasst, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis im Hinblick auf die Maßhaltigkeit des Werkstücks zu Ende des mehrstufigen Pressprozesses erreicht ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt dem Verfahren ein mehrstufiger Pressprozess mit mehr als einer Folgeoperation zugrunde. Demgegenüber sieht das Verfahren in seiner einfachsten Ausprägung lediglich eine erste Pressoperation und eine einzige weitere, nämlich eine zweite Pressoperation und dementsprechend ein erstes und ein zweites Werkzeug vor. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind mehrere weitere Pressoperationen, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder eine beliebige Mehrzahl von Pressoperationen vorgesehen, die in einer dem Schritt b) bzw. dem Schritt f) entsprechenden Weise simuliert werden. Dabei ist vorgesehen, dass das Anpassen des jeweils weiteren Werkzeugs in einer dem Schritt e) entsprechenden Weise, das heißt ausschließlich in Abhängigkeit der jeweils hierauf folgenden Abweichungsgrößen, erfolgt. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das erneute Anpassen des jeweils weiteren Werkzeugs in einer dem Schritt h) entsprechenden Weise, das heißt in Abhängigkeit der vorliegenden Maßabweichung am Ende des mehrstufigen Pressprozesses, erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Simulieren der Pressoperationen ein computergestütztes Berechnen der jeweiligen elastisch rückgefederten Rückfederungsgeometrie des Werkstücks unter Anwendung einer nichtlinearen Finite-Elemente-Methode. Neben der jeweiligen Rückfederungsgeometrie können auch nicht näher bezeichnete Zwischenkonfigurationen des Werkstücks, wie sie beim Simulieren des eigentlichen Pressvorgangs auftreten können, ermittelt werden. Eine zugrunde gelegte Finite-Elemente-Formulierung kann explizit oder implizit formuliert sein. Zur Abbildung des bei der presstechnischen Bearbeitung auftretenden elastisch-plastischen Deformationsverhaltens des Werkstücks ist ein nichtlineares elastisch-plastisches Materialmodell zugrunde gelegt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ermitteln und/oder erneute Ermitteln der geometrischen Abweichung des Werkstücks ein Ermitteln der vorliegenden Abweichungsgröße in Form eines Abweichungsvektorfelds. Das Abweichungsvektorfeld ist dabei durch Verschiebungsvektoren gebildet, die zwischen der nach der betreffenden Pressoperation angestrebten Nullgeometrie des Werkstücks und der nach der betreffenden Pressoperation tatsächlich vorliegenden elastisch rückgefederten Rückfederungsgeometrie des Werkstücks erstreckt sind. Die angestrebte Nullgeometrie kann beispielsweise in Form einer CAD-Sollgeometrie vorliegen, die durch einen entsprechenden Datensatz repräsentiert ist. Alternativ, sofern das Simulieren der Pressoperationen eine Anwendung einer Finite- Elemente-Methode umfasst, kann die Nullgeometrie durch ein Finite-Elemente-Netz repräsentiert werden, das eine räumliche Diskretisierung des Werkstücks in der angestrebten Nullgeometrie darstellt. Dementsprechend kann die Rückfederungsgeometrie in Form eines deformierten Finite-Elemente-Netzes vorliegen. In diesem Fall sind die Verschiebungsvektoren zwischen ein- und demselben Knoten der beiden Finite-Elemente-Netze erstreckt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Anpassen und/oder erneute Anpassen der Wirkflächen zur Minimierung der geometrischen Abweichung ein Ermitteln einer Korrekturgeometrie der Wirkfläche des jeweiligen Werkzeugs in Abhängigkeit des besagten Abweichungsvektorfelds. Wie eingangs erwähnt, kann die Korrekturgeometrie auch als Kompensationsgeometrie bezeichnet werden. Diese Korrekturgeometrie kann in Bezug auf eine Nullwirkfläche des jeweiligen Werkzeugs oder in Bezug auf eine bereits vorliegende angepasste Wirkfläche des jeweiligen Werkzeugs ermittelt werden. Geeignete Methoden zum Ermitteln der Korrekturgeometrie sind als solche grundsätzlich bekannt, wobei insbesondere die Displacement-Adjustment-Methode, die sogenannte Comprehensive Compensation (CC)-Methode sowie die in der Offenlegungsschrift DE 10 2016 212 933 A1 beschriebene „strukturmechanische“ Methode zu nennen sind. Die auf diese Weise ermittelte Korrekturgeometrie der Wirkfläche stellt vereinfacht ausgedrückt eine entgegen der Richtung der elastischen Rückfederung „überbogene“ Wirkflächengeometrie dar. Diese überbogene Geometrie kann in Bezug auf das Nullwerkzeug, d.h. die Nullwirkfläche, oder in Bezug auf einen bereits vorliegenden kompensierten Zustand des Werkzeugs, d.h. eine bereits vorliegende angepasste Wirkfläche, ermittelt werden.
Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Das herzustellende Presswerkzeug ist zur Herstellung eines Pressteils mittels einer Pressoperation vorgesehen und kann beispielsweise zur Verwendung in einer ziehtechnischen Umformoperation oder einer Form- oder Beschneideoperation vorgesehen sein. Dementsprechend weist das Presswerkzeug eine Wirkgeometrie zum Aufnehmen und presstechnischen Bearbeiten des Pressteils auf. Bei dem Verfahren wird zunächst die Wirkgeometrie des Presswerkzeugs gemäß einem Verfahren nach der vorstehenden Beschreibung ermittelt. Hiernach wird das Presswerkzeug unter Ausbildung der ermittelten Wirkgeometrie gefertigt.
Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Verfahren zur Herstellung eines Pressteils, bei dem das Pressteil unter Einwirkung eines gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Presswerkzeugs hergestellten Presswerkzeugs presstechnisch bearbeitet wird.
Die Fähigkeit zur Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren und deren Ausgestaltungen kann in Form zusätzlicher Programmteile, Programmmodule und/oder in Form einer Programmänderung einer bestehenden Simulationssoftware implementiert werden. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das insbesondere auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder als Signal verwirklicht ist, wobei das Computerprogrammprodukt - wenn es in einen Speicher eines geeigneten Computers geladen und von dem Computer ausgeführt ist - bewirkt, dass der Computer ein Verfahren gemäß der Erfindung und/oder einer Ausgestaltung der Erfindung ausführt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

1 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung zur Verdeutlichung eines im Stand der Technik bekannten Verfahrens zur Ermittlung rückfederungskompensierter Wirkflächen von Presswerkzeugen,
2 in einer der 1 entsprechenden Darstellungsweise ein weiteres im Stand der Technik bekanntes Verfahren gleichen Zwecks,
3 in einer der 1 entsprechenden Darstellungsweise nochmals ein weiteres im Stand der Technik bekanntes Verfahren gleichen Zwecks,
4 eine schematisch vereinfachte Darstellung zur Verdeutlichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung rückfederungskompensierter Wirkgeometrien für Presswerkzeuge,
5a, 5b eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Rückfederungskompensation ähnlich dem Verfahren nach 4, wobei Nichtlinearitäten berücksichtigt werden,
6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Rückfederungskompensation ähnlich dem Verfahren nach 4, wobei ein zugrundeliegender mehrstufiger Pressprozess mehrere Folgeoperationen aufweist,
7 eine schematisch stark vereinfachte perspektivische Ansicht eines mittels einer Abfolge mehrerer aufeinanderfolgender Pressoperationen herzustellenden Pressteils, wobei ein entlang einer Schnittlinie A-A durch das Umformteil erstreckter Schnitt dargestellt ist, und
8 eine Rückfederungsgeometrie und zugehörige Nullgeometrie des Werkstücks sowie ein sich zwischen beiden Geometrien erstreckendes Abweichungsvektorfeld.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele zur Erläuterung von Möglichkeiten zur praktischen Umsetzung der Erfindung erläutert. Die dargelegten erfindungsgemäßen Verfahren dienen einer computergestützten, simulationsbasierten Ermittlung rückfederungskompensierter Wirkgeometrien für Presswerkzeuge, die zur Herstellung eines Pressteils mittels einer Abfolge mehrerer aufeinanderfolgender Pressoperationen vorgesehen sind. Diese Abfolge von Pressoperationen kann auch als mehrstufiger Pressprozess bezeichnet werden. Vereinfacht ausgedrückt können die erfindungsgemäßen Verfahren auch als Verfahren zur (computergestützten, simulationsbasierten) Rückfederungskompensation bezeichnet werden. In diesem Zusammenhang ist unter einer Rückfederungskompensation eine Anpassung der Wirkflächen virtueller Werkzeuge zu verstehen, wobei die Anpassung einer Kompensation zwangsläufig vorhandener elastischer Rückfederungen des herzustellenden Pressteils dienen soll. Die auf diese Weise kompensierten Wirkflächen der virtuellen Werkzeuge dienen als Vorgabe zur Herstellung bzw. Spezifikation entsprechender realer Presswerkzeuge bzw. der Wirkgeometrien dieser Presswerkzeuge.
Zur Verdeutlichung der Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend zunächst auf drei bereits im Stand der Technik bekannte Verfahren zur simulationsbasierten Rückfederungskompensation eingegangen, die schematisch anhand der 1 bis 3 dargestellt sind. Zunächst wird die den 1 bis 3 zugrundeliegende schematische Darstellungsweise näher erläutert, da diese Darstellungsweise auch den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in Verbindung stehenden 4 bis 6 zugrunde liegt.
Die den besagten Figuren zugrundeliegende Darstellungsweise ist grundsätzlich von links nach rechts und von oben nach unten zu lesen und verdeutlicht in stark vereinfachter Weise den jeweiligen Verfahrensablauf vor dem Hintergrund eines mehrstufigen Pressprozesses. Den 1 bis 3 ist hierbei ein Pressprozess mit insgesamt zwei Operationen OP1 und OP2 zugrunde gelegt. Die Operation OP1 ist vorliegend eine ziehtechnische Umformoperation und die Operation OP2 ist eine weitere Folgeoperation (Form- und/oder Beschneideoperation), in der das zuvor ziehtechnisch umgeformte Werkstück weiter in Richtung einer angestrebten Zielkonfiguration bearbeitet wird. In den schematischen Darstellungen beziehen sich die kreuzförmigen Zeichenelemente auf eine vorliegende Geometrie des Werkstücks, wobei diese jeweils in Bezug auf eine gestrichelt eingezeichnete Nulllinie dargestellt ist. Diese Nulllinie repräsentiert eine nach der jeweiligen Operation angestrebte Zielgeometrie des Werkstücks, die auch als Nullgeometrie bezeichnet werden kann. Die kreisförmigen Zeichenelemente beziehen sich auf eine Geometrie des in der jeweiligen Operation zu verwendenden (virtuellen) Werkzeugs. Diese Werkzeuge repräsentieren jeweils ein in der betreffenden (realen) Operation zu verwendendes reales Presswerkzeug. Dabei beziehen sich die kreisförmigen Zeichenelemente auf die Wirkflächengeometrien der Werkzeuge. Die jeweils vorliegende Wirkflächengeometrie, kurz: Wirkfläche, ist in den schematischen Darstellungen jeweils in Bezug auf eine Werkzeug-Nullgeometrie dargestellt, die wiederum durch die gestrichelt eingezeichnete Bezugslinie verdeutlicht ist. Alles Weitere wird anhand der nachfolgenden Beschreibung deutlich.
So sieht das im Stand der Technik bekannte Verfahren nach 1 vereinfacht ausgedrückt zunächst eine computergestützte Simulation des mehrstufigen Pressprozesses in einem unkompensierten Zustand der jeweiligen Werkzeuge vor (Basissimulation). Unkompensiert meint, dass die Werkzeuge jeweils in ihrer Nullgeometrie vorliegen, so dass die Werkzeuge auch als „Nullwerkzeuge“ bezeichnet werden können. Diese „Nullwerkzeuge“ basieren auf einer CAD-Sollgeometrie des herzustellenden Werkstücks, so dass die (nicht kompensierten) Wirkflächen der Werkzeuge geometrisch identisch mit der jeweils angestrebten Nullgeometrie des Werkstücks sind. Genauer wird zunächst die erste Operation OP1 simuliert, wobei das virtuelle Werkstück mittels eines ersten, der ersten Operation zugrundeliegenden Werkzeugs elastisch-plastisch umgeformt wird. Jedenfalls im geschlossenen Zustand des ersten Werkzeugs liegt keine elastische Rückfederung des Werkstücks vor. Diese stellt sich erst nach dem Öffnen des Werkzeugs und/oder der Entnahme des Werkstücks aus demselben ein.
Die elastische Rückfederung (SB1_Basis) des Werkstücks ist anhand der zwischen den Operationen OP1 und OP2 in Bezug auf die gestrichelte Bezugslinie nach oben verschobenen Positionierung des kreuzförmigen Zeichenelements verdeutlicht. Die Folge dieser Rückfederung ist eine geometrische Abweichung (A1_Basis) deren Endzustand durch die rückgefederte Geometrie (G1_Basis) repräsentiert wird. Ausgehend von diesem Zustand (G1_Basis) wird das Werkstück in der Operation OP2 mittels eines weiteren Werkzeugs weiterbearbeitet. Beim Schließen der(des) Niederhalter(s) dieses Werkzeugs verformt sich das Werkstück ausgehend von der elastisch rückgefederten Konfiguration (G1_Basis), bedingt durch den der Abweichung (A1_Basis) entsprechenden Werkstücklagefehler (L1_Basis), zwangsläufig elastisch oder elastisch-plastisch. Hierbei wird elastische Energie in das Werkstück eingebracht, die durch das schraffierte Dreieck in der Darstellung der 1 repräsentiert ist. Nach Simulieren der Operation OP2 und einer Entnahme aus dem betreffenden Werkzeug der OP2 nimmt das Werkstück eine weitere Konfiguration (G2_Basis) ein, die rückfederungsbedingt von der angestrebten Nullgeometrie am Ende des mehrstufigen Pressprozesses abweicht. Diese unerwünschte geometrische Abweichung (A2_Basis) ist durch den nach der Operation OP2 eingezeichneten vertikal erstreckten Doppelpfeil zwischen der gestrichelten Bezugslinie der Nullgeometrie und einer waagrechten Bezugslinie bezüglich dem kreuzförmigen Zeichenelement verdeutlicht.
Zur Kompensation dieser geometrischen Abweichungen sieht das bekannte Verfahren nach 1 ein als solches grundsätzlich bekanntes „Überbiegen“ des ersten Werkzeugs der OP1 vor. Dies ist durch die nun von der gestrichelten Bezugslinie nach unten abweichende Positionierung (-A2_Basis) der betreffenden Wirkflächen (kreisförmige Zeichenelemente) verdeutlicht. Bei dieser Kompensationsstrategie ergibt sich jedoch beim Einlegen des Werkstücks in das Werkzeug der OP2 eine nicht optimale Werkstücklage, gekennzeichnet durch den Werkstücklagefehler (L1_1). Diese nicht optimale Werkstücklage führt zu einer ungewollten elastischen Deformation des Werkstücks beim Schließen des Werkzeugs, so dass die nicht optimale Werkstücklage ebenfalls durch das schraffierte Dreieck repräsentiert ist. Denn das Werkzeug der OP2 bleibt bei dieser Kompensationsstrategie unberücksichtigt, so dass es nach wie vor in seiner Nullgeometrie vorliegt. Zwar wird mit der anhand 1 verdeutlichten bekannten Kompensationsstrategie zu Ende des Formprozesses annahmegemäß ein maßhaltiges Werkstück erreicht. Allerdings findet die zuvor erwähnte nicht optimale Werkstücklage beim Einlegen des Werkstücks in das weitere Werkzeug der OP2 keine Berücksichtigung. Durch die rückfederungsbedingt nicht optimale Werkstücklage in der OP2 kann jedoch die Wiederholgenauigkeit des Pressprozesses beeinträchtigt werden. Zudem unterschlägt die Darstellung der 1 und 2, dass die nicht optimale Werkstücklage sehr wohl Einfluss auf die geometrische Abweichung des Werkstücks nach der OP2 haben kann. Dies aufgrund vorherrschender Nichtlinearitäten, die zum Zwecke der einfacheren Verdeutlichung in den 1 und 2 vernachlässigt wurden.
Eine weitere im Stand der Technik bekannte Kompensationsstrategie ist anhand 2 verdeutlicht. Auch bei diesem Verfahren wird zunächst eine rechnergestützte Simulation des mehrstufigen Pressprozesses unter Verwendung von Nullwerkzeugen ausgeführt. Die hieraus resultierende geometrische Abweichung des Werkstücks zu Ende des Pressprozesses (A2_Basis) wird - wie auch in dem Verfahren nach 1 - zur Kompensation des Werkzeugs der OP1 verwendet. Zusätzlich wird auch das Werkzeug der OP2 in Abhängigkeit der zuvor ermittelten geometrischen Abweichung (A2_Basis) kompensiert, was durch die von der gestrichelten Bezugslinie abweichende Positionierung der Wirkfläche der OP2 (dortiges kreisförmiges Zeichenelement) verdeutlicht ist. Auch hier ergibt sich aufgrund der vorliegenden elastischen Rückfederung des Werkstücks nach der OP1 (SB1_1) eine nicht optimale Werkstücklage in der OP2 (L1_1). Demnach liegt auch bei diesem bekannten Verfahren weder vor noch nach der Kompensation der Werkzeuge der Pressoperationen OP1 und OP2 eine optimale Werkstücklage vor, was wiederum durch das schraffierte Dreieck verdeutlicht ist.
Im Vergleich zu dem bekannten Verfahren nach 1 wäre das bekannte Verfahren nach 2 für den hier dargestellten mehrstufigen Pressprozess mit den vorliegenden Abweichungen vergleichsweise vorteilhafter. Denn die Werkstücklage in der OP2 wird durch die Kompensation der geometrischen Abweichungen bei dem Verfahren nach 2 nach Art und Umfang annahmegemäß nicht beeinflusst, was anhand der gleichbleibenden Gestalt des schraffierten Dreiecks erkennbar ist. Davon ausgehend, dass eine Veränderung der Werkstücklage - aufgrund vorherrschender Nichtlinearitäten, die in den 1 und 2 vernachlässigt sind - die Maßhaltigkeit des Werkstücks zu Ende des Pressprozesses beeinflusst, ist das bekannte Verfahren nach 2 demnach vergleichsweise vorteilhafter.
Dennoch ist diesen beiden bekannten Kompensationsstrategien gemeinsam, dass die Kompensation lediglich im Hinblick auf die zu Ende des Pressprozesses vorliegende Geometrie des Werkstücks erfolgt. Die Lage des elastisch rückgefederten Werkstücks bei der Aufnahme in bzw. an den jeweiligen Werkzeugen der Pressoperationen bleibt hingegen unberücksichtigt.
Neben den beiden gezeigten Verfahren, ist im Stand der Technik ein weiteres Verfahren nach 3 bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Lage des Werkstücks sehr wohl berücksichtigt. Wie zuvor soll die Vorgehensweise anhand eines zweistufigen Pressprozesses aufgezeigt werden. Zunächst wird hier lediglich die erste umformtechnische Operation (OP1) mit einem Nullwerkzeug und die anschließende Rückfederung (SB1_0) des Werkstücks simuliert. Daraufhin wird die Werkzeugwirkfläche der folgenden, aufnehmenden Operation (OP2) an das ankommende, rückgefederte Werkstück wenigstens abschnittsweise angepasst. An der angepassten Werkzeugwirkfläche (W2_0*) wird das ankommende Werkstück (G1_0) aufgenommen und weiterbearbeitet. Im Anschluss wird die nach dieser Operation sich einstellende rückgefederte Werkstückgeometrie (G2_0) berechnet. Die Maßabweichung (A2_0) am Ende des mehrstufigen Prozesses zwischen rückgefederter Werkstückgeometrie und Nullgeometrie wird nun verwendet, um die Wirkfläche der ersten Operation entgegen der Maßabweichung (-A2_0) zu kompensieren. Anschließend wird wiederum die erste Operation mit der kompensierten Wirkfläche (W1_1) und die anschließende Rückfederung (SB1_1) des Werkstücks simuliert. Darauf folgend wird die Wirkfläche der zweiten Operation an die nun vorliegende Werkstückgeometrie (G1_1) angepasst. Mit der so angepassten Wirkfläche (W2_1) wird das Werkstück aufgenommen und weiterbearbeitet. Anschließend wird die Rückfederung des Werkstücks (SB2_1) abermals berechnet. In der Annahme, dass die Kompensation bzw. Anpassung der Wirkflächen keinen Einfluss auf die Rückfederung hat, wird nun am Ende des Pressprozesses ein maßhaltiges Werkstück erreicht. Des Weiteren wird durch die Anpassung der aufnehmenden Wirkflächen der zweiten Operation (OP2) eine annahmegemäß sehr gute Werkstücklage beim Einlegen in diese erreicht. Trifft diese Annahme nicht zu und es liegen am Ende des mehrstufigen Pressprozesses weiterhin Maßabweichungen vor, kann das Prozedere in weiterten Iterationen wiederholt werden.
Die Erfindung geht gegenüber den ersten beiden oben beschriebenen Verfahren von der Überlegung aus, dass die Vernachlässigung der Werkstücklage bei der Rückfederungskompensation zu einer Verschlechterung der Wiederholgenauigkeit des mehrstufigen Pressprozesses hinsichtlich der sich ergebenden elastischen Rückfederung des Werkstücks führen kann. Zudem geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass die Vernachlässigung der Werkstücklage bei der Rückfederungskompensation - je nach vorherrschendem Einfluss der Werkstücklage auf die sich ergebenden geometrischen Abweichungen zu Ende des Pressprozesses - dazu führen kann, dass ein anforderungsgerechtes Kompensationsergebnis nicht erreicht werden kann. Das heißt selbst nach einem möglichen mehrfachen iterativen Durchlaufen der Kompensationsstrategien nach den 1 und 2 gewährleisten die auf diese Weise ermittelten Kompensationsgeometrien bzw. kompensierten Werkzeuge nicht, dass ein maßhaltiges Pressteil hergestellt werden kann.
Im Vergleich mit dem dritten oben beschriebenen Verfahren (Teillageoptimierte Kompensation) wird in der Erfindung zwar die Werkstücklage in allen Operationen ebenfalls berücksichtigt. Allerdings nicht durch eine Anpassung der Wirkflächen der einzelnen Operationen an die Geometrie des jeweils ankommenden Werkstücks, sondern dadurch, dass das jeweils ankommende Werkstück definitionsgemäß in seiner jeweiligen Nullkonfiguration - also annahmegemäß bis hier hin rückfederungsfrei - vorliegt. Da die Geometrie des ankommenden Werkstücks somit identisch ist mit der Wirkfläche des aufnehmenden Werkzeugs, wird somit beim Schließen der(des) Niederhalter(s) keine elastische Energie in das Werkstück eingebracht. Ebenso liegt kein Werkstücklagefehler vor.
Vor diesem Hintergrund stellt die Erfindung das anhand der 4 bis 6 verdeutlichte Verfahren zur Rückfederungskompensation bereit.
Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren (ebenso wie das in 3 verdeutlichte Verfahren nach der Offenlegungsschrift DE 10 2019 203 082 A1 2020.09.10) und dessen Ausgestaltungen eine möglichst allgemeingültige Anwendbarkeit auf unterschiedlich ausgestaltete mehrstufige Pressprozesse aufweisen und die Herstellung von Presswerkzeugen zur Verwendung in solchen mehrstufigen Pressprozessen ermöglichen, wobei diese Presswerkzeuge so beschaffen sind, dass die damit hergestellten Pressteile eine sehr gute Maßhaltigkeit und gleichzeitig sehr gute Wiederholgenauigkeit aufweisen.
Dem anhand 4 verdeutlichten Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Rückfederungskompensation liegt ein mehrstufiger Pressprozess mit einer Abfolge mehrerer aufeinanderfolgender Pressoperationen OP1 und OP2 vor. Die Operation OP1 ist in diesem Bespiel eine ziehtechnische Umformoperation und die Operation OP2 ist vorliegend eine Form- und/oder Beschneidoperation, in der das zuvor ziehtechnisch umgeformte Werkstück weiterbearbeitet wird.
Dabei ist wichtig anzumerken, dass der hier zugrunde gelegte mehrstufige Pressprozess - ebenso wie die den folgenden 5a bis 6 zugrunde gelegten mehrstufigen Pressprozesse - rein exemplarisch zu verstehen ist. Die erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren sind unabhängig von den hier exemplarisch zugrunde gelegten Pressprozessen insbesondere auch auf andere mehrstufige Pressprozesse mit anderen und/oder zusätzlichen presstechnischen Operationen anwendbar.
Das Verfahren sieht in einem Schritt a) zunächst ein Simulieren der hier ersten Pressoperation OP1 vor. Dabei wird ein (virtuelles) Werkstück (Platine) an einer Wirkfläche (W1_0) eines ersten Werkzeugs, das ein erstes Presswerkzeug repräsentiert, aufgenommen und elastisch-plastisch umgeformt. Im geschlossenen Zustand des ersten Werkzeugs sind Werkzeug- und Werkstückgeometrie zwangsläufig identisch. Nach Öffnen des ersten Werkzeugs ergibt sich demgegenüber eine elastisch rückgefederte erste Rückfederungsgeometrie (G1_0) des Werkstücks.
Das Simulieren der Operation OP1 und die hiervon umfasste Ermittlung der elastisch rückgefederten Rückfederungsgeometrie (G1_0) erfolgt vorliegend computergestützt und simulationsbasiert unter der Verwendung einer nichtlinearen Finite-Elemente-Methode. Solche Methoden sind im Bereich der virtuellen Auslegung von Bauteilen und/oder Prozessen als solche hinlänglich bekannt, so dass auf diesbezügliche Details nicht weiter eingegangen wird.
Hiernach sieht das Verfahren in einem Schritt b) ein Simulieren der wenigstens einen weiteren Pressoperation OP2 vor. Jedoch wird nicht die elastisch rückgefederte Rückfederungsgeometrie (G1_0), sondern die nicht rückgefederte Pressteilnullgeometrie (G1_0*) in das Werkzeug eingelegt, an der Wirkfläche (W2_0) des zweiten Werkzeugs aufgenommen und elastisch-plastisch umgeformt und/oder beschnitten. Die Aufnahme des Werkstücks an der Wirkfläche W2_0 erfolgt hierbei aufgrund der wenigstens abschnittsweise identischen Geometrie von Werkzeugwirkfläche und Werkstück in möglichst passgenauer Art und Weise, so dass beim Schließen der(des) Niederhalter(s) keine oder nur sehr geringe elastische Energie ins Werkstück eingebracht wird. Das Simulieren b) der OP2 umfasst zudem ein Ermitteln der (nach dem Öffnen des betreffenden Werkzeugs) vorliegenden elastisch rückgefederten weiteren Rückfederungsgeometrie G2_0 des Werkstücks. Die Rückfederungsgeometrie G2_0 weicht vorliegend von der angestrebten Nullgeometrie N ab, was anhand 4 in der nach oben verschobenen Positionierung der Rückfederungsgeometrie G2_0 verdeutlicht ist.
Das Verfahren nach 4 sieht hiernach ein Ermitteln der geometrischen Abweichungen A1_0 und A2_0 des Werkstücks vor, wobei zum einen die nach der OP1 vorliegende Rückfederungsgeometrie G1_0 und zum anderen die nach der OP2 vorliegende Rückfederungsgeometrie G2_0 jeweils mit der angestrebten Nullgeometrie N verglichen und in Abhängigkeit dieser Vergleiche zwei Abweichungsgrößen ermittelt werden.
Das Ermitteln c) der geometrischen Abweichung A1_0 bzw. A2_0 umfasst vorliegend ein Ermitteln der jeweiligen Abweichungsgröße in Form eines Abweichungsvektorfelds. Das Abweichungsvektorfeld ist dabei durch Verschiebungsvektoren gebildet, die zwischen der angestrebten Nullgeometrie N des Werkstücks und der vorliegenden Rückfederungsgeometrie G1_0 bzw. G2_0 des Werkstücks erstreckt sind.
Hiernach sieht das Verfahren nach 4 ein Anpassen d) des der OP1 zugrundeliegenden ersten Werkzeugs und ein Anpassen e) des der OP2 zugrundeliegenden weiteren Werkzeugs vor. Genauer wird im Schritt d) die Wirkfläche W1_0 des ersten Werkzeugs in Abhängigkeit der Summe der geometrischen Abweichungen A1_0 und A2_0 dahingehend „überbogen“, dass sich eine angepasste Wirkfläche W1_1 ergibt. Die Wirkfläche W1_0 repräsentiert vorliegend eine Nullgeometrie des ersten Werkzeugs. Das korrespondierende kreisförmige Zeichenelement der 4 ist insoweit auf der besagten gestrichelten Bezugslinie positioniert. Das Anpassen e) des weiteren Werkzeugs erfolgt in einer entsprechenden Weise, wobei die Wirkfläche des weiteren Werkzeugs W2_0 nur in Abhängigkeit der Abweichung A2_0 angepasst wird. Hierdurch ergibt sich eine nun angepasste Wirkfläche W2_1 des Werkzeugs der Operation OP2. Bei Verwendung der so angepassten Werkzeuge kann dadurch annahmegemäß zum einen ein Werkstück innerhalb der geforderten Maßtoleranzen hergestellt und zum anderen die elastische Energie beim Schließen der(des) Niederhalter(s) in OP2 stark reduziert, im Idealfall komplett eliminiert, werden.
Das Anpassen d) und das Anpassen e) der entsprechenden Wirkflächen zur Minimierung der geometrischen Abweichungen A1_0 und A2_0 des Werkstücks umfasst vorliegend das Ermitteln einer nicht näher bezeichneten Korrekturgeometrie der betreffenden Wirkfläche in Abhängigkeit der zuvor im Schritt c) ermittelten Abweichungsvektorfelder zwischen den Rückfederungsgeometrien G1_0 bzw. G2_0 und der Nullgeometrie N des Werkstücks. Die Korrekturgeometrien W1_1 bzw. W2_1 werden hierbei in Bezug auf deren jeweilige Nullwirkfläche ermittelt. Hierfür geeignete Methoden sind im Stand der Technik als solche grundsätzlich bekannt, wobei insbesondere die Displacement-Adjustment-Methode (Methode der inversen Vektoren), die Comprehensive Compensation (CC) Methode oder die in der Offenlegungsschrift DE 10 2016 212 933 A1 gelehrte Methode zu nennen sind. Vor diesem Hintergrund erübrigt sich eine Erläuterung weiterer Details der in den Schritten d) und e) vorzunehmenden Anpassungen der Wirkflächen.
Die auf diese Weise angepassten Wirkflächen W1_1 und W2_1 können hiernach als rückfederungskompensierte Wirkgeometrie des jeweils repräsentierten realen Presswerkzeugs festgelegt werden. Das heißt bei der Herstellung eines solchen Presswerkzeugs wird auf Grundlage der zuvor angepassten Wirkflächen W1_1 und W2_1 eine entsprechende geometrische Spezifikation des Presswerkzeugs ermittelt und dessen Wirkgeometrie wird dementsprechend gefertigt.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind anhand der 5a bis 6 verdeutlicht. Die dort verdeutlichten Verfahren weisen hinsichtlich ihrer Merkmale und insbesondere der auszuführenden Schritte sowie deren Ausgestaltung Übereinstimmungen mit dem anhand 4 verdeutlichten Verfahren auf. Identische und/oder einander entsprechende Verfahrensmerkmale und/oder Verfahrensschritte sind insoweit mit identischen Bezugszeichen versehen. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden identische und/oder entsprechende Verfahrensmerkmale und/oder Verfahrensschritte nicht bei jeder Ausführungsform gesondert erläutert. Vielmehr wird jeweils lediglich auf die wesentlichen Unterschiede der einzelnen Ausführungsbeispiele untereinander eingegangen. Im Hinblick auf übereinstimmende Verfahrensmerkmale und/oder Verfahrensschritte wird auf die mit dem Verfahren nach 4 in Zusammenhang stehende Offenbarung verwiesen.
Das anhand der 5a und 5b verdeutlichte erfindungsgemäße Verfahren zur Rückfederungskompensation unterscheidet sich im Wesentlichen dahingehend von dem Verfahren nach 4, dass der Einfluss des Anpassens der Werkzeuge, zur Kompensation der Maßabweichungen, einen Einfluss auf die Rückfederungsbeträge hat (SB1_1 # SB1_0; SB_2_1 # SB2_0) und sich somit eine geometrische Abweichung des Werkstücks am Ende des Pressprozesses ergibt. Zur Kompensation dieser nun vorliegenden Abweichung, sieht das Verfahren weitere Schritte f) bis h) vor, die sich unmittelbar an den Schritt e), nämlich das Anpassen des wenigstens einen weiteren Werkzeugs der OP2, anschließen.
Dies vorweggeschickt sieht das Verfahren nach den 5a und 5b einen Schritt f) vor, bei dem der komplette mehrstufige Pressprozess simuliert wird. Die Simulation erfolgt in einer dem Schritt a) bzw. Schritt b) entsprechenden Weise. Allerdings wird die nach dem Schritt a) vorliegende Rückfederungsgeometrie des Werkstücks G1_1 direkt - und nicht wie zuvor in einer rückfederungsfreien Konfiguration - dem zweiten Werkzeug der OP2 übergeben. Ebenfalls werden dieser Simulation - im Unterschied zum Schritt a) bzw. Schritt b) - die zuvor angepassten nun vorliegenden Wirkflächen W1_1 bzw. W2_1 zugrunde gelegt. Aufgrund der vorgenommenen Anpassungen der Wirkflächen ergibt sich zunächst nach der ersten Operation OP1 ein anderer Rückfederungsbetrag (SB1_1 # SB1_0). Dies führt zu einem Werkstücklagefehler L1_1 bei der Aufnahme der rückgefederten Werkstückgeometrie G1_1 an der Wirkfläche W2_1 des Werkzeugs in OP2, was wiederum zu einer elastischen Energie (dargestellt durch das schraffierte Dreieck) im Werkstück beim Schließen der(des) Niederhalter(s) des Werkezeugs führt. Die erfolgte Anpassung der Wirkfläche in OP2 führt nun, in Verbindung mit der beschriebenen elastischen Energie, zu einem anderen Rückfederungsbetrag (SB2_1 # SB2_0) und es ergibt sich eine neue Rückfederungsgeometrie des Werkstücks G2_1 am Ende des Pressprozesses, welche weiterhin außerhalb der geforderten Maßtoleranzen liegt.
Hiernach erfolgt in einem Schritt g) ein erneutes Ermitteln der nun vorliegenden geometrischen Abweichung des Werkstücks in einer dem Schritt c) entsprechenden Weise. Demnach wird eine nun nach der OP2 vorliegende Rückfederungsgeometrie G2_1 mit der angestrebten Nullgeometrie N verglichen und in Abhängigkeit dieses Vergleichs eine nun vorliegende Abweichungsgröße (A2_1) ermittelt. Die Abweichungsgröße wird auch hier in Form eines zeichnerisch nicht näher dargestellten Abweichungsvektorfelds ermittelt.
Hiernach erfolgt in einer dem Schritt d) bzw. dem Schritt e) entsprechenden Weise ein erneutes Anpassen h) des ersten und des wenigstens einen weiteren Werkzeugs jeweils zur Minimierung der geometrischen Abweichung des Werkstücks von der Nullgeometrie N. Im Gegensatz zu den Schritten d) und e) werden hierbei allerdings beide bereits angepassten Wirkflächen W1_1 und W2_1 in Abhängigkeit der nun vorliegenden Maßabweichung am Ende des Prozesses (A2_1), zur Kompensation dieser geometrischen Abweichung, weiter angepasst bzw. in einer dem Verfahren nach 3 entsprechenden Weise weiter „überbogen“ (-A2_1).
Die auf diese Weise ermittelten Wirkflächen der Werkzeuge der OP1 (W1_2) und der OP2 (W2_2) können als rückfederungskompensierte Wirkgeometrie des jeweils repräsentierten realen Presswerkzeugs festgelegt werden.
Alternativ hierzu kann - wie anhand 5b ersichtlich - ein wiederholtes, iteratives Ausführen der Verfahrensschritte f) bis h) vorgesehen sein. Vorliegend ist eine weitere Iteration (d.h. insgesamt zwei Iterationen) vorgesehen, wobei die Erstausführung durch die erste Darstellungszeile, die erste Iteration durch die zweite Darstellungszeile und die zweite Iteration durch die dritte Zeile der 5b verdeutlicht sein soll. Im Rahmen der Erstausführung wird beim erneuten Simulieren f) des kompletten mehrstufigen Pressprozesses die nun vorliegende elastisch rückgefederte Rückfederungsgeometrie G2_1 des Werkstücks ermittelt. Durch einen Vergleich der Rückfederungsgeometrie G2_1 mit der angestrebten Nullgeometrie N im Schritt g) ergibt sich die nun vorliegende Abweichung A2_1. Die zugrundeliegenden Werkzeuge werden im Schritt h) in einer ersten Iteration angepasst, d.h. die Wirkflächen W1_1 und W2_1 werden weiter „überbogen“, sodass anschließend die Wirkflächen W1_2 und W2_2 vorliegen. Hiernach erfolgt vorliegend ein weiterer Durchlauf der Schritte f) bis h) unter Berücksichtigung der nun vorliegenden Wirkflächen W1_2 und W2_2 der Werkzeuge, wobei die Rückfederungsgeometrie G2_2 ermittelt wird. Durch einen Vergleich der Rückfederungsgeometrie G2_2 mit der angestrebten Nullgeometrie N im Schritt g) ergibt sich die nun vorliegende Abweichung A2_2. Die zugrundeliegenden Werkzeuge werden im Schritt h) in einer zweiten Iteration erneut angepasst, d.h. die Wirkflächen W1_2 und W2_2 werden weiter „überbogen“, sodass anschließend die Wirkflächen W1_3 und W2_3 vorliegen. Anhand 5b soll verdeutlicht sein, dass nach dem zuvor beschriebenen wiederholten Durchlauf, d.h. einer weiteren Iteration (die auch als „Kompensationsschleife“ bezeichnet werden kann), keine nennenswerte geometrische Abweichung des Werkstücks zu Ende des mehrstufigen Pressprozesses mehr vorliegt. Vielmehr nimmt das Werkstück erwartungsgemäß die nach der OP2 angestrebte Nullgeometrie ein.
Die auf diese Weise ermittelten Wirkflächen W1_3 und W2_3 können als rückfederungskompensierte Wirkgeometrie des jeweils repräsentierten realen Presswerkzeugs festgelegt werden.
Die anhand 6 verdeutlichte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Verfahren mehrere weitere Pressoperationen mit jeweils einem weiteren Werkzeug vor. Vorliegend sind anstelle einer weiteren Pressoperation OP2 zwei weitere Pressoperationen OP2 und OP3 vorgesehen. Dabei erfolgt das Anpassen und/oder erneute Anpassen des jeweiligen weiteren Werkzeugs in Abhängigkeit der jeweils folgenden Abweichungsgrößen. Hierzu im Einzelnen:
Das Verfahren nach 6 sieht zunächst ein Simulieren a) der OP1 mit einer eine Nullwerkzeuggeometrie repräsentierenden Wirkfläche W1_0 vor. Hierbei wird die elastisch rückgefederte Rückfederungsgeometrie G1_0 des Werkstücks ermittelt.
Hiernach wird in einem ersten Schritt b) die erste weitere Pressoperation OP2 simuliert. Jedoch wird nicht die elastisch rückgefederte Rückfederungsgeometrie G1_0, sondern die nicht rückgefederte Pressteilnullgeometrie G1_0* in das Werkzeug der OP2 eingelegt, an der Wirkfläche W2_0 aufgenommen und elastisch-plastisch umgeformt und/oder beschnitten. Dieser erste Schritt b) umfasst zudem ein Ermitteln der (nach dem Öffnen des Werkzeugs) vorliegenden elastisch rückgefederten weiteren Rückfederungsgeometrie G2_0 des Werkstücks.
Hiernach wird in einem dem ersten Schritt b) entsprechenden Weise ein zweiter Schritt b) durchgeführt. Dabei wird die nicht rückgefederte Pressteilnullgeometrie G2_0* in das Werkzeug der OP3 eingelegt, an der Wirkfläche W3_0 aufgenommen und elastisch plastisch umgeformt und/oder beschnitten. Wie zuvor umfasst auch dieser zweite Schritt b) ein Ermitteln der (nach dem Öffnen des Werkzeugs) vorliegenden elastisch rückgefederten weiteren Rückfederungsgeometrie G3_0 des Werkstücks.
Hiernach werden in einem Schritt c) die geometrischen Abweichungen zwischen den Rückfederungsgeometrien G1_0, G2_0 und G3_0 und der angestrebten Nullgeometrie N ermittelt. Daraus ergeben sich die Abweichungen A1_0, A2_0 und A3_0.
Hiernach erfolgt die Kompensation des ersten Werkzeugs in Abhängigkeit der Summe aller Abweichungsgrößen (A1_0+A2_0+A3_0) in einer dem Schritt d) entsprechenden Weise, wobei eine angepasste Wirkfläche W1_1 ermittelt wird.
Auch die den beiden weiteren Pressoperationen OP2 und OP3 zugrundeliegenden Werkzeuge werden dementsprechend angepasst. Die Anpassung erfolgt jeweils in einer dem Schritt e) entsprechenden Art und Weise. Wichtig zu erkennen ist, dass die Wirkfläche der ersten weiteren Pressoperation OP2 nur in Abhängigkeit der Summe der hierauf folgenden Abweichungsgrößen A2_0 und A3_0 angepasst wird. Dementsprechend erfolgt die Anpassung der zweiten weiteren Pressoperation OP3 nur noch in Abhängigkeit der hierauf folgenden Abweichungsgröße A3_0. Hierbei werden die angepassten Wirkflächen W2_1 und W3_1 ermittelt.
Es versteht sich, dass auch das anhand 6 verdeutlichte Verfahren zur Berücksichtigung vorherrschender Nichtlinearitäten in einer dem anhand der 5a und 5b verdeutlichten Verfahren entsprechenden Weise iterativ ausgeführt und/oder ausgestaltet werden kann.
7 zeigt ein Pressteil S` das mittels einer Abfolge mehrerer aufeinanderfolgender Pressoperationen hergestellt ist. Das Pressteil S` ist vorliegend in Form eines aus Stahlblech gefertigten Karosseriebauteils für einen Personenkraftwagen ausgebildet. Der zur Herstellung des Pressteils S` vorgesehene mehrstufige Pressprozess weist eine erste Pressoperation OP1 und eine weitere Pressoperation OP2 auf. Weiterhin zeigt 7 eine Schnittansicht durch die beiden Werkzeuge Z1 und Z2, welche zur Herstellung des in 7 gezeigten Pressteils S` vorgesehen sind. Die Werkzeuge sind jeweils im geschlossenen Zustand dargestellt und wirken mit den jeweiligen Wirkflächen auf das Werkstück S ein.
8 zeigt eine Rückfederungsgeometrie (Gx_x) und zugehörige Nullgeometrie (N) des Werkstücks sowie ein sich zwischen beiden Geometrien erstreckendes Abweichungsvektorfeld (U).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019203082 A1 [0009, 0013, 0046]
DE 102019203082 [0010]
DE 102016212933 A1 [0017, 0028, 0055]

Claims

Computergestütztes Verfahren zur Ermittlung rückfederungs-kompensierter Wirkgeometrien für Presswerkzeuge, die zur Herstellung eines Pressteils (S`) mittels einer Abfolge mehrerer aufeinanderfolgender Pressoperationen (OP1, OP2) vorgesehen sind, mit den Schritten: a) Simulieren einer ersten Pressoperation (OP1) der Abfolge, wobei ein das Pressteil (S`) repräsentierendes Werkstück (S) an einer Wirkfläche (W1_0) eines ersten Werkzeugs (Z1), das ein erstes Presswerkzeug repräsentiert, aufgenommen und elastisch-plastisch umgeformt wird, und wobei eine hiernach vorliegende elastisch rückgefederte erste Rückfederungsgeometrie (G1_0) des gepressten Werkstücks (S) ermittelt wird; b) Simulieren der wenigstens einen weiteren Pressoperation (OP2) der Abfolge, wobei das zuvor gepresste Werkstück (S) in einer nicht rückgefederten Konfiguration (Pressteilnullgeometrie)(G1_0*), zur Minimierung des Werkstücklagefehlers (L1_Basis), vorliegen muss, und an der Wirkfläche (W2_0) des zweiten Werkzeugs (Z2) aufgenommen und elastisch-plastisch umgeformt wird, und wobei eine hiernach vorliegende elastisch rückgefederte weitere Rückfederungsgeometrie (G2_0) des Werkstücks (S) ermittelt wird; c) Ermitteln der geometrischen Abweichungen (A1_0, A2_0) des Werkstücks (S), wobei die angestrebte Nullgeometrie (N) des Werkstücks (S) mit den jeweils elastisch rückgefederten Rückfederungsgeometrien (G1_0, G2_0) verglichen wird; d) Anpassen des ersten Werkzeugs (Z1), wobei die Wirkfläche (W1_0) des ersten Werkzeugs (Z1) zur Minimierung der geometrischen Abweichungen (A1_0, A2_0) des Werkstücks (S) in Abhängigkeit einer Addition aller folgenden Abweichungsgrößen (A1_0, A2_0) angepasst wird; e) Anpassen des wenigstens einen weiteren Werkzeugs (Z2), wobei die Wirkfläche (W2_0) des wenigstens einen weiteren Werkzeugs (Z2) nur noch in Abhängigkeit der hierauf folgenden Abweichungsgröße (A2_0) angepasst wird, und z) Festlegen der angepassten Wirkflächen (W1_1, W2_1) der Werkzeuge (Z1, Z2) als rückfederungs-kompensierte Wirkgeometrien des jeweils repräsentierten Presswerkzeugs.
Computergestütztes Verfahren nach Anspruch 1, worin an den Schritt e) anschließend: f) ein Simulieren aller Pressoperationen der Abfolge (OP1, OP2) mit den im Schritt d) und e) angepassten Wirkflächen (W1_1, W2_1) erfolgt; g) erneutes Ermitteln der geometrischen Abweichung (A2_1) des rückgefederten Werkstücks (S), wobei die angestrebte Nullgeometrie (N) des Werkstücks mit der elastisch rückgefederten Rückfederungsgeometrie (G2_1) am Ende der Abfolge verglichen wird; h) erneutes Anpassen der Werkzeuge (Z1, Z2), wobei die bereits in Schritt d) und e) angepassten Wirkflächen (W1_1, W2_1) in Abhängigkeit der nun vorliegenden Maßabweichung (A2_1) weiter angepasst werden.
Computergestütztes Verfahren nach Anspruch 2, worin zur Berücksichtigung vorherrschender Nichtlinearitäten vorgesehen ist, dass die Schritte f) bis h) iterativ bis zum Erreichen einer vorgesehenen Anzahl von Iterationen und/oder bis zum Erreichen eines der Abweichungsgröße zugeordneten Konvergenzkriteriums ausgeführt werden.
Computergestütztes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin mehrere weitere Pressoperationen (OPx, z.B. OP3, OP4) mit jeweils einem weiteren Werkzeug (Zx, z.B. Z3, Z4) vorgesehen sind, wobei: das Simulieren gemäß Schritt b) erfolgt; das Ermitteln der geometrischen Abweichungen gemäß Schritt c) erfolgt; das Anpassen gemäß Schritt e) erfolgt; das erneute Anpassen gemäß Schritt h) erfolgt
Computergestütztes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Simulieren der Pressoperationen ein computergestütztes Berechnen der jeweiligen elastisch rückgefederten Rückfederungsgeometrie (Gx_x, z.B. G1_0, G1_1, G2_0) des Werkstücks (S) unter Anwendung einer nichtlinearen Finite-Elemente-Methode umfasst.
Computergestütztes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Ermitteln und/oder erneute Ermitteln der geometrischen Abweichung (Ax_x, z.B. A1_0, A1_1, A2_0) des Werkstücks (S) die Schritte umfasst: Ermitteln der vorliegenden Abweichungsgröße in Form eines Abweichungs-Vektorfelds (U), das durch Verschiebungsvektoren gebildet ist, die zwischen der angestrebten Nullgeometrie (N) des Werkstücks (S) und der vorliegenden Rückfederungsgeometrie (Gx_x, z.B. G1_0, G1_1, G2_0) des Werkstücks (S) erstreckt sind.
Computergestütztes Verfahren nach Anspruch 6, worin das Anpassen und/oder erneute Anpassen der Wirkflächen zur Minimierung der geometrischen Abweichung (Ax_x, z.B. A1_0, A1_1, A2_0) des Werkstücks (S) die Schritte umfasst: Ermitteln einer Korrekturgeometrie der Wirkfläche des jeweiligen Werkzeugs (Z1, Z2) in Abhängigkeit des Abweichungs-Vektorfelds (U), wobei die Korrekturgeometrie in Bezug auf eine Nullwirkfläche (N) des jeweiligen Werkzeugs (Z1, Z2) oder in Bezug auf eine bereits vorliegende angepasste Wirkfläche des jeweiligen Werkzeugs (Z1, Z2) ermittelt wird.
Verfahren zur Herstellung der Presswerkzeuge, die zur Herstellung eines Pressteils (S`) mittels mehrerer Pressoperationen (OPx, z.B. OP1, OP2,) vorgesehen sind, wobei die Presswerkzeuge (Zx, z.B. Z1, Z2) jeweils eine Wirkgeometrie zum Aufnehmen und/oder presstechnischen Bearbeiten (Umformen und/oder Beschneiden) des Pressteils (S`) aufweisen, mit: Ermitteln der Wirkgeometrien gemäß einem computergestützten Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; Fertigen der Presswerkzeuge unter Ausbildung der ermittelten Wirkgeometrien.
Verfahren zur Herstellung eines Pressteils (S`), bei dem das Pressteil (S`) unter Einwirkung der gemäß dem Verfahren nach Anspruch 9 hergestellten Presswerkzeuge presstechnisch bearbeitet wird.
Computerprogrammprodukt, das insbesondere auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder als Signal verwirklicht ist, wobei das Computerprogrammprodukt - wenn es in einen Speicher eines geeigneten Computers geladen und von dem Computer ausgeführt ist - bewirkt, dass der Computer ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.