WO2020120439A1 - Verfahren zur ermittlung von umformergebnissen von metallblechen für die blechwarmumformung und verfahren zur blechwarmumformung - Google Patents

Verfahren zur ermittlung von umformergebnissen von metallblechen für die blechwarmumformung und verfahren zur blechwarmumformung Download PDF

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WO2020120439A1
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forming
simulation
parameters
distribution
boundary conditions
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PCT/EP2019/084340
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Lutz Kessler
Jörg GERLACH
Stéphane GRAFF
Janko Banik
Thorsten BEIER
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the forming results of hot metal forming to be carried out on metal sheets, in particular steel sheets, the method being carried out by at least one first and / or second device.
  • the invention further relates to a method for hot sheet metal forming of a metal sheet for producing a hot formed sheet metal component.
  • Numerical forming simulations are used to increase the efficiency of hot sheet metal forming, for example steel sheets, and to support the selection of materials. With the help of forming simulations, complex experimental requests can be avoided, optimal process parameters can be determined, the feasibility of the forming process can be assessed and / or the final properties of the sheet metal component can be predicted. The forming simulations can thus enable robust process control. Corresponding forming simulations are mostly based on a finite element method (FEM) or finite difference method (FDM).
  • FEM finite element method
  • FDM finite difference method
  • the material parameters important for the forming and sometimes also the process parameters do not correspond to constant values in practice, but are subject to fluctuations and / or targeted changes over time.
  • the distribution and / or description of material parameters can depend on the material class, the manufacturing conditions and the respective manufacturer of the basic materials, for example the semi-finished products used for forming.
  • process parameters in particular on the distribution and / or description of process parameters as a function of the material class, such as, for example, the temperature which acts on the metal sheet, in particular the furnace temperature, and / or the time which the metal sheet is exposed to a temperature, in particular the furnace life, and / or the time required to feed the warm metal sheet after heating to a hot-forming tool, in particular the transfer time between the furnace and the tool.
  • the process parameters themselves such as the furnace temperature and / or dwell time, but also the parameters in the hot forming process, such as the tool temperature, its distribution and / or specific change, the forming speed of the hot forming tool, in particular the tool speed, and / or that warm metal sheet force, especially the tool force, can be freely adjusted in some cases.
  • the entire hot forming process can be designed freely in some cases.
  • transfer time and tool kinematics this also includes, for example, the design of the tool geometry, the number of movable and immovable tool sections and the press hardening time.
  • a targeted adjustment of the metal sheet temperature during or in the heating can take place in such a way that it is not heated completely above the material-specific AC3 temperature, and is partially or completely cooled after heating before and / or during the hot forming, in order not to completely To achieve a martensitic structure or to be heated completely above the material-specific AC3 in order to preferably produce a completely martensitic and / or bainitic structure.
  • the buyers of the semi-finished products usually also carry out the forming simulations themselves in addition to hot sheet metal forming. However, customers are usually only aware of individual parameters of the material parameters.
  • a sufficiently precise distribution and / or description of, in particular, specific material parameters for a comprehensive modeling for a comprehensive simulation of the hot sheet metal forming cannot therefore be readily available to the customers.
  • knowledge of other characteristics is necessary in the sheet metal hot forming process, unlike in conventional sheet metal (cold) forming, such as a change in the microstructure or structure in the metal sheet, depending on the initial microstructure before heating and in particular depending on the Alloy composition and the transformation processes when certain and alloy-dependent temperatures are reached, for example when austenitizing steel alloys, heat transfer in air, contact with the tool, and / or the kinetics of the transformation processes, for example when cooling and the transformation into a hardness structure in steel alloys , the so-called hardening or press hardening in the tool.
  • This type of knowledge and / or experience cannot be easily accessible to customers.
  • the manufacturers of the base materials may in turn be aware of a large number of material parameters and corresponding distributions, but such information may need to be kept secret and are also subject to fluctuations, for example if manufacturing processes are changed, optimized or renewed over time.
  • the material parameters used by the customer for the forming simulations may not be sufficient for a realistic assessment of the expected robustness of the forming against material fluctuations and / or process influences.
  • the numerical development of compensation strategies e.g. by varying the tool forces, setting the drawing distances, changing the tool speed, the tool temperature, the furnace temperature, the furnace dwell time and / or the transfer time for the customers.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for determining the forming results of hot sheet metal forming to be carried out, particularly of steel sheets, which the accuracy and user-friendliness of the simulations or forming simulations with regard to a distribution and / or description of the material parameters and / or Improve process parameters.
  • a method for Sheet metal hot forming of metal sheets for the production of hot-formed components can be proposed.
  • the above-mentioned object regarding a method is achieved, the method being carried out by at least one second device, the method comprising the following steps: obtaining forming and / or process boundary conditions from a first device on the second device; Determining a material class of the metal sheet; Determining a distribution and / or description of material parameters characteristic of fluctuations and / or mapping of the forming properties, in particular in the tempered state, and / or the temperature-dependent structural properties of the material class; and / or determining a distribution and / or description of process parameters characteristic of hot sheet metal forming; Performing and / or triggering the implementation of at least one simulation or forming simulation based on the forming and / or process boundary conditions and the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters; Providing forming results based at least in part on the at least one simulation or forming simulation from the second device to the first device, at least partially outputting and / or triggering the output of the distribution and / or description of material parameters
  • the fact that the output and / or triggering of the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device is at least partially, in particular completely omitted, can ensure that the distribution and / or description of material parameters and / or Process parameters are only partially or not completely, in particular not passed on to the first device. Accordingly, the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters, which is the basis for the at least one simulation or forming simulation carried out or triggered by the second device, is not given to the first device.
  • An at least partial, in particular complete omission is understood to mean in particular an at least partial, in particular complete blocking and / or also a failure to output and / or trigger the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device, That is, the at least partial, in particular complete, omission can be active or also passive or not an active step.
  • An output and / or trigger the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device is omitted at least partially, in particular completely, in particular during the entire process.
  • the requirements for managing the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters and / or the capacities for the simulation or forming simulations can be shifted to the second device (or a third device connected to it).
  • the first device which is assigned, for example, to a purchaser of base materials, therefore does not itself have to maintain a database for distributing material parameters and / or process parameters, nor does it have to provide the capacities to record and, if necessary, transfer material parameters and / or process parameters to the modeling to carry out a series of simulations or forming simulations for a large number of different material parameters and / or process parameters.
  • the simulations or forming simulations are always based on current and manufacturer-specific material parameters, in particular alloy composition and temperature-dependent structural properties, as well as descriptions for process-relevant parameters, in particular furnace temperature, furnace residence time and transfer time.
  • the second device is assigned to a manufacturer of base materials, and the distributions of material parameters and / or process parameters can be kept up to date in a simple manner. If, for example, manufacturing processes for the basic materials are changed, optimized or renewed over time and new test results are available, the process can be used to ensure that the inaccurate or incomplete material parameters are not used as the basis for the simulations or forming simulations.
  • the process parameters which can be entered in the course of the query, or which are stored for every conceivable parameter, can be used as the basis for the simulation or forming simulation.
  • the accuracy of the forming results is improved accordingly.
  • the distributions of material parameters and / or process parameters can also be kept secret, which is ensured by the failure to output and / or trigger the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device.
  • the forming and / or process boundary conditions are obtained, for example, from the second device, for example via an input interface.
  • the forming and / or process boundary conditions may have been provided, forwarded and / or generated by the first device, the first device communicating with the second device.
  • the first device is a different device than the second device.
  • the first and second devices are separated, have separate resources and / or in particular are not constantly in communication.
  • the first device is assigned to a purchaser of base materials and / or the second device is assigned to a manufacturer of base materials. It is also conceivable that the second device is assigned to a service provider who is not the manufacturer of the basic material.
  • Forming and / or process boundary conditions can be understood to mean conditions which at least partially allow a simulation or forming simulation to be carried out.
  • the forming and / or process boundary conditions include geometric conditions such as the starting geometry and / or target geometry of the forming, process parameters (such as speed, temperature, pressure, forces, distances, type and / or shape of the forming tools, tool thermal conductivity), friction conditions and / or the Material class, such as the chemical composition or alloy composition and / or the microstructure, in particular features of the microstructure such as the grain size, type of material coating and surface finish / parameters.
  • the second device supplements the forming and / or process boundary conditions e.g. queries the first device and / or triggers a query.
  • the second device can provide a preselection of possible additions and, for example, generate a recommendation for the additions.
  • the purchaser of base materials or the operator on the first device is asked to supplement the forming and / or process boundary conditions.
  • the (forming) boundary conditions are independently defined and determined by the second device.
  • a material class of the metal sheet for hot sheet metal forming is determined, whereby the material class can be indicative of one or more materials for hot sheet metal forming.
  • a material class is specified based on a selection of at least one of the chemical composition, material name, surface finish and / or thermal pretreatment of the material.
  • at least one steel alloy can be designated, for example according to at least one standard such as DIN EN 10027 and / or a description according to at least one material number, in particular for steel alloys.
  • the material class can specify a specific material, for example a specific steel alloy, or a group of possible materials, for example a group of possible steel alloys. Materials can also be identified using manufacturer-specific labels can be specified.
  • the metal sheet can also be defined from a combination of several material classes, such as for tailored welded blanks.
  • a distribution and / or description of material parameters characteristic of images and / or fluctuations in the forming properties and / or the temperature-dependent structural properties of the material class is determined.
  • a database which contains a distribution and / or description of material parameters for a large number of materials, the distribution and / or description of material parameters from the database being queried in particular by the second device.
  • the distribution and / or description of material parameters can be understood to mean a set of data which is indicative of the images and / or fluctuations in the material parameters of the material class. For example, it is a set of data from a series of experimental results and / or statistical parameters (arithmetic mean, root mean square, expected value, and / or variance / scatter, e.g. from a series of experimental results).
  • the database which can be the same as mentioned above, or can be a further database, contains a large number of combinations via distributions of process parameters, the distribution and / or description of process parameters from the database being queried in particular by the second device.
  • it is a set of data from a series of experimental results and / or statistical parameters (arithmetic mean, quadratic mean, expected value, and / or variance / scatter, for example from a series of experimental results and / or based on simulated and based on experimental, verified results).
  • the first device is not involved in the determination of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters or the output and / or triggering of the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device is at least partially omitted , especially completely in the determination.
  • a material parameter can be understood to mean those parameters which are suitable for characterizing the forming properties and / or the temperature-dependent structural properties of the material and / or the final properties after hot sheet metal forming.
  • material parameters can be determined experimentally, for example by tensile tests, in particular tempered tensile tests or hydraulic deepening tests, for example by dilatometer or gleble tests, or at least derived from experiments.
  • Material parameters can also mean correlations between further material parameters and / or experimental data become.
  • material parameters are indicative of a stress-strain diagram, which can also be designed as a function of temperature and / or strain rate, modulus of elasticity, Poisson number, proof stress, yield strength, tensile strength, uniform elongation, strengthening exponent, anisotropy coefficient, friction coefficient, elongation at break and / or constriction , one or more materials.
  • material parameters are also indicative of a transformation diagram of a material or several materials, such as the chemical composition or alloy composition and / or the microstructure, in particular features of the microstructure and the grain size, preferably the phase fractions (ferrite, pearlite, bainite, etc.) in the case of steel alloys.
  • a process parameter can be understood to mean those parameters which are suitable for characterizing hot sheet metal forming.
  • process parameters can be determined experimentally or at least derived from experiments.
  • process parameters are indicative of the furnace temperature, furnace residence time, microstructure and transformation processes, sheet metal temperature before hot forming, transfer time, heat transfer, radiation, tool temperature, tool force, tool speed, tool holding time, distances between material and hold-down in the tool, one or more materials and the tribological properties .
  • At least one simulation or forming simulation is carried out or triggered by the second device based on the forming and / or process boundary conditions and the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters.
  • a third device is provided or a system of third devices which are set up to carry out simulations or forming simulations.
  • the third device (s) is preferably not in direct communication with the first device, with an output and / or triggering the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device at least partially , especially completely omitted.
  • the simulations or forming simulations can be based on a finite element method (FEM) or finite difference method (FDM).
  • FEM finite element method
  • FDM finite difference method
  • a series of simulations or forming simulations is carried out on the basis of the forming and / or process boundary conditions, the material parameters being varied within the distribution and / or description of material parameters and / or the process parameters being varied within the distribution and / or description of process parameters.
  • Forming results which can also identify or represent the component properties, are provided by the second device, the forming results being based at least in part on at least one simulation or forming simulation. For example, a distribution and / or description of forming results from a series of simulations or forming simulations is provided and these are subjected in particular to an evaluation with regard to target variables.
  • Forming results and target values can include, for example, an expansion distribution, for example a two- or three-dimensional spatial expansion distribution of the material in a target geometry.
  • the strain distribution is weighted based on the geometry, i.e. parts of the target geometry determined as target values, for example, are particularly valued.
  • Forming results and target variables can also include a comparison of an elongation distribution with at least one limiting shape change curve (FLC), for example a difference to values of a limit change change curve.
  • the forming results are indicative of a distribution and / or description of results from the simulations or forming simulations, as they result from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters.
  • the reshaping results reflect a distribution and / or description of spatial strain distributions and / or comparisons with a limit deformation technique, for example mean values, scatterings and / or minimum values and maximum values of the strain and / or thinning at different positions of the target geometry.
  • the forming results are made available as a report, data set or in the form of a visualization. Forming results, which can also identify or represent the component properties, can also be indicative of probabilities that certain results will occur.
  • the temperature at selected points in or on the component or also the entire temperature distribution in or on the component immediately after hot sheet metal forming and / or after the (press) hardening process using the example of a steel sheet, preferably a steel sheet with a hardenable chemical composition be a target.
  • Temperature have been introduced in the material and thus the influence on the conversion kinetics (structural change) remains locally as low as possible, on the other hand that at the highest possible temperature a reduction of the tool forces is possible due to the lower flow resistance in the material.
  • the temperature gradient (s) in the sheet metal component could also be a goal to keep the temperature gradient (s) in the sheet metal component as low as possible in the course of the hot metal forming process in order to suppress the formation of critical points in the component which can lead to premature sheet metal component failure.
  • a further embodiment can be the simulation of the heating of the metal sheet to a defined temperature, which is followed by at least partial cooling and reheating of the metal sheet in order to obtain an incompletely martensitic structure.
  • the combination of several sheet metal hot forming processes can be simulated in several tools and / or operation stages, which take place after the metal sheet has been heated, without the metal sheet or the at least partially formed semi-finished product and / or component having reached the ambient temperature in the meantime . This can also include reheating between the individual tools and / or operating stages.
  • the simulation of the hot metal forming of the heated metal sheet can be shown, which after the heating and before the at least the first operation stage is at least partially cooled to temperatures below AC3 and above the martensite start temperature of the material, and then the hot forming takes place to form the component.
  • target values can also be mechanical properties, in particular in the form of hardness and / or tensile strength, in order to ensure that the minimum and maximum hardnesses or strengths which are specified for the sheet metal component specifications can also be maintained. This can be done both for the mechanical properties for sheet metal component areas, which are preferably press hardened, and for the areas, which are manufactured, for example, according to tailored tempering technology.
  • the forming and / or process boundary conditions can already contain the material class, so that, for example, the customer specifies the material class.
  • the material class and / or material description is at least partially determined on the basis of the forming and / or process boundary conditions, for example by the second device.
  • the material class and / or material description is determined on the basis of the requirements for the final properties after hot sheet metal forming and / or on the basis of the forming challenges and / or the structural properties or the structural transformation processes or structural transformation kinetics, for example using a database comprising material classes.
  • simulations or forming simulations can also be carried out and a suitable material class can be determined on the basis of forming results, which can also identify or represent the component properties.
  • the forming and / or process boundary conditions contain at least one result of a pre-simulation.
  • the customer can already carry out their own simulation or forming simulation based on their own material parameters and their own simulation model.
  • the results of such a pre-simulation can be transmitted to the second device with the forming and / or process boundary conditions.
  • the method here comprises performing and / or triggering the implementation of at least one simulation or forming simulation on the basis of at least one predefined simulation model by the second device, the forming results of the simulations or forming simulation based on the predefined simulation model with the at least one result of the pre-simulation from the forming - and / or process boundary conditions are compared.
  • the predetermined simulation model is assigned to the second or third device and is used by the manufacturer to carry out simulations or forming simulations, while the customer may be using a different simulation model.
  • correspondences and deviations between the simulations on the part of the customer and the manufacturer can be determined and analyzed by possible different simulation models. For example, limit values for deviations are specified and an indication of the deviations is output if the limit values are exceeded / undershot.
  • the predefined simulation model can be modified in response to the comparison and / or the execution and / or triggering of the implementation of further simulations or forming simulations can be omitted.
  • the method comprises: determining a lower set of material parameters and / or process parameters from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters and the forming and / or Process boundary conditions and / or determining an upper set of material parameters and / or process parameters from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters and the forming and / or process boundary conditions; Performing and / or triggering the execution of at least one lower simulation or forming simulation based on the forming and / or process boundary conditions and the lower set of material parameters and / or process parameters and / or performing and / or triggering the performing of at least one upper simulation or forming simulation based on the forming and / or process boundary conditions and the upper set of material parameters and / or process parameters; and providing the forming results based at least in part on the lower simulation or forming simulation and / or the upper simulation or forming simulation.
  • the lower set of material parameters and / or process parameters such as. B. the furnace temperature
  • the combination of values from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters, which are particularly unfavorable for the forming and / or structural transformation processes (“worst case") and, for example, provide forming results that contain high error probabilities, e.g. maximum exceeding of the expansion limit values and / or maximum areas / volumes with the expansion limit values exceeded, or there is a risk that the desired mechanical properties will not be achieved throughout the component, e.g.
  • the upper set of material parameters and / or process parameters can stand for the combination of values from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters, which are particularly favorable for the forming and / or structural transformation processes (“best case”) and For example, deliver transformation results that contain particularly low error probabilities.
  • the forming results can thus be indicative of the possible range of different forming results due to the fluctuations in the material parameters and / or process parameters.
  • the computing effort or the number of simulations or forming simulations required can also be reduced.
  • the method comprises: performing and / or triggering the implementation of simulations or forming simulations based on the forming and / or Process boundary conditions and a predetermined variation from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters; Determining a functional dependency on target variables and material parameters and / or process parameters; and providing the forming results based at least in part on the functional dependency on target variables and material parameters and / or process parameters.
  • the material parameters and / or process parameters are systematically varied in each case from a minimum to a maximum value (step by step) and the influence on the target variables is reproduced via a functional dependency.
  • a regression is carried out with a determination of coefficients.
  • the fluctuations in the material parameters and / or process parameters that occur for the material class and also their effects can be taken into account in the forming results in a simple manner.
  • the method comprises: determining at least one stochastic distribution from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters; and performing and / or triggering the execution of at least one simulation or forming simulation based on the forming and / or process boundary conditions and the at least one stochastic distribution.
  • the at least one stochastic distribution for example, probabilities for the occurrence of certain values of material parameters and / or process parameters can be reproduced and find their way into the simulations or forming simulations.
  • probabilities for the occurrence of certain target values and thus improved information on process reliability can also be provided with greater accuracy.
  • the above-mentioned object is achieved with regard to a method for determining the forming results of hot sheet metal forming to be carried out on metal sheets, in particular steel sheets, carried out by at least one first device, the method comprising: providing forming and / or process boundary conditions by the first device to a second device; Obtaining the forming results provided by the second device on the first device, wherein the forming results are based at least in part on at least one simulation or forming simulation based at least in part on the forming and / or process boundary conditions, and wherein obtaining a distribution and / or description of Material parameters characteristic of forming properties and / or temperature-dependent structural properties of a material class of the metal sheet and / or a distribution and / or Description of process parameters characteristic of hot sheet metal forming by the first device is at least partially, in particular completely omitted.
  • the at least one first device can further comprise a forming device which is in particular set up to form a metal sheet and, in particular, to carry out a forming in accordance with the forming and / or process boundary conditions.
  • the method can further include: forming a metal sheet taking into account the forming results, in particular via the forming device.
  • the forming conditions in the forming device can be selected at least in part on the basis of the forming results.
  • the method comprises: tempered forming of a metal sheet, taking into account the forming results, in particular via a processing device.
  • the processing device consists at least of a heating device and a forming device, e.g. a press with a tool, wherein the heating device can be represented by a furnace, but an electrothermal treatment device can also be represented by a tool.
  • the heating device and the forming device are connected by a transport device for the tempered metal sheet.
  • the forming and / or process boundary conditions include target values for hot sheet metal forming, in particular forging and / or structural transformation processes or the final properties after hot sheet metal forming.
  • the target values can be specified by the first device or a customer to which the first device is assigned, and the conversion results can be evaluated with regard to the target values.
  • target values can include a risk of cracking, a weighting of certain areas of the starting and / or target geometry, security against constrictions, possibly areas with the formation of folds and / or areas with predetermined extensions.
  • Target values can, for example, also be minimal, reduced temperature gradients during hot molding, temperature gradients before hot molding or the resulting mechanical properties, such as hardness and / or tensile strength, after the preferred press hardening process, which should be within the delivery specifications, in particular for the final component .
  • target variables can, for example, the deviation of the component geometry from the target geometry, also known with delay, and / or the Be a target education.
  • Corresponding target variables can also be queried by the second device or a query can be triggered by the first device.
  • the forming and / or process boundary conditions can also include the material class, with which, for example, the first device or the customer specifies the material class which is to be used in the simulations or forming simulations.
  • the forming and / or process boundary conditions are provided via a secure connection.
  • provision or transmission of forming and / or process boundary conditions is encoded or encrypted.
  • further communication between the first and second devices can also be carried out via a secure connection, in particular if the conversion results are output to the first device.
  • the forming results are indicative of a dependence on friction during hot sheet metal forming.
  • simulations or forming simulations are carried out on the basis of different friction conditions.
  • these simulations or forming simulations can also be carried out, for example, by specifying a surface system and the process parameters.
  • the forming results can be indicative of a dependency on a tool temperature during hot sheet metal forming.
  • simulations or forming simulations are carried out on the basis of different tool temperatures or the heating and / or cooling of the tools during one or more strokes are taken into account.
  • the forming results can be indicative of an expected process reliability, a robustness and / or sensitivity of the forming and / or structural transformation processes in relation to fluctuations in the material parameters and / or process parameters and / or an evaluation thereof.
  • the forming results are indicative of one or more probabilities as to whether target values are being met and / or missed, for example.
  • the simulations or forming simulations can be carried out not only on the basis of individual material parameters and / or process parameters, but also on the basis of a distribution and / or description of material parameters or a distribution and / or description of process parameters, the customer with the selected forming and / or process boundary conditions not just individual ones Forming results are made available, but an expected process reliability, robustness and / or sensitivity is provided, taking into account the dispersion of the material parameters and / or process parameters.
  • the above-mentioned object is achieved with regard to a method for hot sheet metal forming of a metal sheet, in particular a steel sheet, for producing a hot formed sheet metal component, the hot sheet metal forming being carried out and / or controlled taking into account the forming results determined according to one of the preceding claims.
  • the first and / or second device each comprise at least one processor and at least one memory with computer program code, the at least one memory and the computer program code being set up to carry out at least one method according to the first and / or second teaching with the at least one processor and / or to control.
  • a processor should be understood to mean, for example, a control unit, a microprocessor, a microcontroller unit such as a microcontroller, a digital signal processor (DSP), an application-specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA).
  • an exemplary device further includes means for storing information such as a program memory and / or a main memory.
  • the first and second devices each further comprise means for receiving and / or sending information via a network, such as a network interface.
  • exemplary devices are connected and / or connectable to one another via one or more networks.
  • At least one of the exemplary devices is or comprises, for example, a data processing system which is set up in software and / or hardware in order to be able to carry out the respective steps of a method according to the first and / or second teaching.
  • a data processing system are a computer, a desktop computer, a server, a thin client and / or a portable computer (mobile device), such as a laptop computer, a tablet computer, a wearable, a personal digital assistant or a smartphone .
  • individual process steps can be carried out by a further device, but output and / or triggering the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device at least partially, in particular completely omitted.
  • a further (third) device can, for example, be a server and, for example, be part or a component of a so-called computer cloud, which dynamically provides data processing resources for different users in a communication system.
  • a computer cloud is understood in particular to mean a data processing infrastructure as defined by the “National Institute for Standards and Technology” (NIST) for the English term “cloud computing”.
  • NIST National Institute for Standards and Technology
  • An example of a computer cloud is a Microsoft Windows Azure Platform.
  • the first and / or second device can comprise a computer program that contains program instructions that cause a processor to execute and / or control a method according to the first and / or second teaching when the computer program runs on the processor.
  • An example program may be stored in or on a computer readable storage medium that contains one or more programs.
  • a computer-readable storage medium can be designed, for example, as a magnetic, electrical, electromagnetic, optical and / or other type of storage medium.
  • Such a computer-readable storage medium is preferably objective (ie “touchable”), for example it is designed as a data carrier / device.
  • Such a data carrier or device is, for example, portable or permanently installed in a device.
  • RAM volatile or non-volatile random access memory
  • NOR flash memory sequential access
  • ROM read-only access
  • Computer-readable should be understood, for example, to mean that the storage medium can be read and / or written by a computer or a data processing system, for example by a processor.
  • the exemplary embodiments of the present invention described above in this description are also to be understood as being disclosed in all combinations with one another.
  • exemplary configurations relating to the different teachings are to be understood as being disclosed.
  • the configurations of process features should relate to possible configurations of both the method according to the first teaching and the method according to the second teaching.
  • Fig. 2 is a diagram of a method according to the second teaching
  • Fig. 3 is a schematic representation of a system with a first and second device.
  • FIG. 1 shows a diagram of a method (1) for determining the forming results of hot sheet metal forming to be carried out on metal sheets, in particular steel sheets, which is carried out by at least one second device (3.2).
  • forming and / or process boundary conditions are obtained from a first device (3.1) on the second device (3.2).
  • the forming and / or process boundary conditions include, for example, the geometry (starting and target geometry for the forming / hot sheet metal forming), process parameters such as the furnace temperature and / or dwell time, forming speed of the hot forming tool and / or the force acting on the hot metal sheet.
  • process parameters such as the furnace temperature and / or dwell time, forming speed of the hot forming tool and / or the force acting on the hot metal sheet.
  • a customer and / or other users can determine the forming and / or process boundary conditions for a sheet metal hot forming to be examined transmit by means of the first device (3.1).
  • the forming and / or process boundary conditions are accepted by the manufacturer via the second device (3.2).
  • a material class of the metal sheet is determined. For example, a material class with the forming and / or process boundary conditions is transmitted or covered by the forming and / or process boundary conditions. Alternatively, the material class can be queried. For example, a steel grade or a group of steel grades that are intended for forming are specified as the material class. Likewise, the material class can be determined at least partially on the basis of the forming and / or process boundary conditions by the second device (3.2).
  • Determination of a distribution and / or description of material parameters characteristic of fluctuations in the forming properties and / or the temperature-dependent structural properties of the material class is carried out or controlled in action (1.3) by the second device (3.2).
  • a determination and distribution or / or description of process parameters characteristic of the hot sheet metal forming can be carried out or controlled in action (1.4) by the second device (3.2).
  • the second device (3.2) has a database or has access to a database which is set up to provide an allocation of distributions and / or descriptions of material parameters and / or process parameters to the material class.
  • a distribution and / or description of material parameters and / or process parameters for the material class is determined, the distribution and / or description the fluctuations in the material parameters, for example, due to variations in the manufacturing process and / or fluctuations in the chemical composition and / or the distribution and / or description includes the fluctuations in the process parameters, for example due to variations in the hot forming and optional press hardening process.
  • the distribution and / or description of material parameters includes a distribution and / or description of the possible values for the proof stress Rpo, 2 , tensile strength R m , // - value and r-value as well as possible correlations between these values for the material class, which also can be different depending on the temperature and / or the strain rate.
  • Such a distribution and / or description can be determined, for example, by means of test series on material samples, the distribution and / or description of the material parameters representing fluctuations in the chemical composition, microstructure and production.
  • the distribution and / or description of process parameters includes a distribution and / or description of the possible temperatures and / or Residence times in the furnace, forming speeds and optional cooling speeds in the hot forming tool as well as possible correlations between these values and the temperature-dependent structural transformation processes / properties for the material class.
  • Such a distribution and / or description can be determined, for example, by series of tests on material samples, the distribution and / or description of the material parameters and / or process parameters representing fluctuations in the chemical composition and optionally in the production.
  • the forming and / or process boundary conditions can contain at least one result of a pre-simulation, which is provided by the customer, for example.
  • At least one simulation or forming simulation based on at least one predetermined simulation model is triggered or carried out by the second device (3.2) in order to enable a comparison of the simulation model provided by the manufacturer with the simulation model of the customer.
  • the simulations or forming simulation based on the predefined simulation model is compared with the at least one result of the pre-simulation from the forming and / or process boundary conditions and the result of the comparison is output.
  • At least one simulation or forming simulation is carried out and / or triggered based on the forming and / or process boundary conditions and the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters by the second device (3.2 ).
  • the second device (3.2) triggers a series of simulations or forming simulations based on the forming and / or process boundary conditions and a predetermined variation of material parameters and / or process parameters from their distribution.
  • a series of simulations or forming simulations is based on all possible combinations of m minimum, maximum and mean values of yield strength R p o, 2, tensile strength R // - value and r-value of temperatures and / or residence times in the oven , Forming speeds and optional cooling speeds in the hot forming tool.
  • a correspondingly large number of simulations or forming simulations is necessary for this.
  • a lower set and / or an upper set of material parameters and / or process parameters from the distribution and / or description of the material parameters and / or process parameters and the forming and / or process boundary conditions are determined.
  • the lower sentence can correspond to those of the most unfavorable material parameters and / or process parameters ("worst case") and the upper sentence to those of the least favorable material parameters and / or process parameters ("best case").
  • Lower and / or upper simulations or forming simulations can be carried out for the upper and / or lower set of material parameters and / or process parameters.
  • Target variables can include a risk of cracks, a weighting of certain areas of the starting and / or target geometry, security against constrictions, possibly areas with the formation of folds and / or areas with predetermined extensions.
  • the functional dependency can be determined using a regression.
  • At least one stochastic distribution can be determined from the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters, the stochastic distribution being, for example, indicative of the probability with which a certain material parameter and / or process parameter in the material class occurs.
  • Forming results which are based at least in part on the at least one simulation or forming simulation, are provided in action (1.10) from the second device (3.2) to the first device (3.1).
  • the method (1) in action (1.11) at least partially, in particular completely, there is no output and / or triggering of the output of the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters to the first device (3.1).
  • this can reduce the demands on the first device (3.1), which is assigned to a purchaser of basic materials or other users, for example.
  • the series of simulations or forming simulations is provided, for example, by the manufacturer of the basic materials.
  • it can be ensured that the simulations or forming simulations are always based on current and, if applicable, manufacturer-specific material parameters, and that information about the distribution and / or description of the material that needs to be kept secret Material parameters can be retained.
  • the distribution and / or description of the process parameters can also be withheld.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a method (2) for determining the forming results of hot sheet metal forming to be carried out on metal sheets, in particular steel sheets, the method (2) carried out by at least one first device (3.1) according to the second teaching.
  • Actions (2.1) and (2.2) provide target variables for the forming (e.g. risk of cracking, weighting of certain areas of the initial and / or target geometry, collateral against constrictions and / or areas with predetermined extensions) and a material class.
  • forming and / or process boundary conditions are provided by a first device (3.1) which is assigned to a customer or other users.
  • the forming and / or process boundary conditions are made available from the first device (3.1) to a second device (3.2), which is assigned to a manufacturer, for example.
  • a method (1) according to the first teaching is carried out, for example, via the second device (3.2).
  • the first device (3.1) in action (2.4) obtains transformation results, such as those which are output for example by means of the method (1) according to the first teaching.
  • the forming results (2.5) can be indicative of a dependence on a friction during hot sheet metal forming and / or the forming results (2.6) can be indicative of a dependence on a tool temperature during sheet metal hot forming.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a system (3), the system (3) comprising a first device (3.1), which is assigned to a customer or other users, and a second device (3.2), for example, a manufacturer or a Provider or service provider is assigned.
  • the customer can use the first device (3.1) to provide forming and / or process boundary conditions and to transmit these to a transmission (3.3) to the second device (3.2), the transmission (3.3) being secured.
  • the second device (3.2) has means for determining a material class from the forming and / or process boundary conditions, it being possible to query a distribution and / or description of material parameters and / or process parameters from a database (3.4), to which, for example, only the Manufacturer or provider / service provider has access.
  • the second device (3.2) can carry out simulations or forming simulations on the basis of the forming and / or process boundary conditions and the distribution and / or description of material parameters and / or process parameters on a system (3.5) from third devices which, for example, have computing capacities for Provide simulations or forming simulations.
  • Forming results are provided, and the forming results can be transmitted (3.6) to the first device (3.1).
  • Triggering the output of a distribution and / or description of material parameters characteristic of the forming properties and / or temperature-dependent structural properties of a material class and / or distribution and / or description of process parameters characteristic of the sheet metal hot forming to the first device (3.1) is preferably blocked.
  • the at least one first device (3.1) can in particular further comprise or be connected to a forming device (3.7) or a processing device (3.8) in which the third teaching is implemented, a method for hot sheet metal forming of a metal sheet, in particular a steel sheet , for producing a hot-formed sheet metal component, the hot sheet metal forming being carried out and / or controlled taking into account the forming results (1.10, 2.4) determined according to one of the preceding claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, wobei das Verfahren durch zumindest eine erste und/oder zweite Vorrichtung durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Blechwarmumformung zur Herstellung eines Blechbauteils.

Description

Verfahren zur Ermittlung von Umformergebnissen von Metallblechen für die Blechwarmumformung und Verfahren zur Blechwarmumformung
Technisches Gebiet (Technical Field)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, wobei das Verfahren durch zumindest eine erste und/oder zweite Vorrichtung durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Blechwarmumformung eines Metallblechs zur Herstellung eines warmumgeformten Blechbauteils.
Technischer Hintergrund (Background Art)
Zur Erhöhung der Effizienz bei der Blechwarmumformung von Metallblechen, beispielsweise von Stahlblechen und zur Unterstützung der Materialauswahl werden numerische Umformsimulationen genutzt. Mit Umformsimulationen können aufwendige experimentelle Von/ersuche vermieden, optimale Prozessparameter ermittelt sowie eine Machbarkeit des Umform prozesses beurteilt und/oder die finalen Eigenschaften des Blechbauteils prognostiziert werden. Die Umformsimulationen können somit eine robuste Prozessführung ermöglichen. Entsprechende Umformsimulationen basieren zumeist auf einer Finite-Elemente-Methode (FEM) oder Finite-Differenzen-Methode (FDM).
Zur Durchführung der Umformsimulationen werden üblicherweise bestimmte Materialparameter und/oder Prozessparameter angenommen, welche charakteristisch für Umformeigenschaften der zu verwendenden Materialklasse sind und beispielsweise experimentellen Ergebnissen wie Zugversuchen entnommen werden. Weitere Materialparameter wie beispielsweise Reibbeiwerte und/oder Wärmetransfer an Luft und/oder im Werkzeug können ebenso ermittelt werden und in die Umformsimulation einfließen. Die Simulationen oder Umformsimulationen werden dann auf Grundlage solcher Materialparameter sowie festgelegter, insbesondere realistischer Umform- und/oder Prozessrandbedingungen durchgeführt, wobei die Materialparameter in der Blechwarmumformung konstant oder variabel sein können. Denkbar wäre auch die Berechnung auf Basis unterschiedlicher (Warmumform-)Temperaturen, um insbesondere die Prozessei nung eines Materials zu prüfen. Die EP 2 463 792 Al offenbart ein Verfahren und ein Computersystem zum Entwurf von geformten Metallblechteilen, wobei mehrere Umformsimulationen mit verschiedenen Rückhaltekräften durchgeführt werden können.
Problematisch für die Übertragung von Umformsimulationen auf die tatsächliche Produktion von Metallblechen ist jedoch, dass die für die Umformung wichtigen Materialparameter und teilweise auch die Prozessparametern in der Praxis nicht konstanten Werten entsprechen, sondern Schwankungen und/oder gezielten zeitlichen Veränderungen unterliegen. Hieraus entsteht eine Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und von einstellbaren und/oder vorhandenen Prozessparametern im Produktionsprozess von warmumgeformten Blechbauteilen. Die Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern kann abhängig von der Materialklasse, den Herstellungsbedingungen und vom jeweiligen Hersteller der Grundmaterialien sein, z.B. der zur Umformung eingesetzten Halbzeuge. Diese können aber auch abhängig von Prozessparametern, insbesondere von der Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern in Abhängigkeit von der Materialklasse, sein, wie beispielsweise die Temperatur, welche auf das Metallblech einwirkt, insbesondere die Ofentemperatur, und/oder die Zeit, die das Metallblech einer Temperatur ausgesetzt wird, insbesondere die Ofenvetweildauer, und/oder die Zeit, die benötigt wird, um das warme Metallblech nach dem Erwärmen einem Warmumformwerkzeug zu zuführen, insbesondere die Transferzeit zwischen Ofen und Werkzeug. Die Prozessparameter selbst, wie beispielsweise die Ofentemperatur und/oder Verweildauer, aber auch die Parameter im Warmumformprozess, wie beispielsweise die Werkzeugtemperatur, deren Verteilung und/oder gezielte Veränderung, die Umformgeschwindigkeit des Warmumformwerkzeugs, insbesondere die Werkzeuggeschwindig-keit, und/oder die auf das warme Metallblech einwirkende Kraft, insbesondere die Werkzeugkraft, können teilweise frei eingestellt werden. Prinzipiell kann der ganze Warmumformprozess teilweise frei gestaltet werden. Neben Ofenparameter, Transfeizeit und Werkzeugkinematik beinhaltet dies beispielsweise auch die Gestaltung der Werkzeuggeometrie, die Anzahl an beweglichen und unbeweglichen Werkzeugabschnitte sowie die Presshärtedauer. Des Weiteren kann auch eine gezielte Anpassung der Metallblechtemperatur während bzw. in der Erwärmung in der Art erfolgen, dass diese nicht vollständig oberhalb der werkstoffspezifischen AC3 Temperatur erwärmt wird, nach Erwärmung vor und/oder während des Warmumformens partiell oder vollständig abgekühlt wird, um nicht vollständig martensitisches Gefüge zu erzielen oder vollständig oberhalb der werkstoffspezifischen AC3 erwärmt wird, um vorzugsweise vollständig martensitisches und/oder bainitisches Gefüge zu erzeugen. Die Abnehmer der Halbzeuge führen neben der Blechwarmumformung auch üblicherweise die Umformsimulationen selbst durch. Den Abnehmern sind jedoch gewöhnlich nur einzelne Kennwerte der Materialparameter bekannt. Eine für eine umfassende Simulation der Blechwarmumformung hinreichend genaue Verteilung und/oder Beschreibung von insbesondere spezifischen Materialparametern für eine umfassende Modellierung kann den Abnehmern daher nicht ohne Weiteres zugänglich sein. Neben den Materialparametern sind beim Blechwarm umform prozess anders als bei der konventionellen Blech(kalt)umformung Kenntnisse über weitere Charakteristika notwendig, wie beispielsweise eine Änderung der Gefüge- bzw. Mikrostruktur im Metallblech, in Abhängigkeit der Ausgangsmikrostruktur vor dem Erwärmen und insbesondere in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung sowie der Umwandlungs-Vorgänge bei Erreichen von bestimmten und legierungsabhängigen Temperaturen, beispielsweise beim Austenitisieren von Stahllegierungen, der Wärmetransfer an Luft, der Kontakt mit dem Werkzeug, und/oder die Kinetik der Umwandlungsvorgänge, beispielsweise beim Abkühlen und die Umwandlung in ein Härtegefüge bei Stahllegierungen, dem sogenannten Härten bzw. Presshärten im Werkzeug. Auch diese Art von Kenntnissen und/oder Erfahrungen kann den Abnehmern nicht ohne Weiteres zugänglich sein.
Den Herstellern der Grundmaterialien können wiederum zwar eine Vielzahl von Materialparametern und entsprechende Verteilungen bekannt sein, jedoch sind solche Informationen möglicherweise geheimhaltungsbedürftig und unterliegen auch wiederum Schwankungen, beispielsweise wenn Herstellungsverfahren mit der Zeit verändert, optimiert oder erneuert werden. Somit sind die für die Umformsimulationen herangezogenen Materialparameter seitens des Abnehmers ggf. nicht ausreichend für eine realistische Abschätzung der zu erwartenden Robustheit der Umformung gegenüber Materialschwankungen und/oder Prozesseinflüssen. Ebenso ist die numerische Entwicklung von Kompensationsstrategien, z.B. durch eine Variation der Werkzeugkräfte, Einstellung der Ziehdistanzen, Änderung der Werkzeuggeschwindigkeit, der Werkzeugtemperatur, der Ofentemperatur, der Ofenverweildauer und/oder der Transferzeit für die Abnehmer nur eingeschränkt zu erreichen.
Zusammenfassung der Erfindung (Summary of Invention)
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, anzugeben, welche die Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit der Simulationen oder Umformsimulationen im Hinblick auf eine Verteilung und/oder Beschreibung der Materialparameter und/oder Prozessparameter verbessern. Zudem soll ein Verfahren zur Blechwarmumformung von Metallblechen zur Herstellung von warmumgeformten Bauteilen vorgeschlagen werden.
Gemäß einer ersten Lehre wird die oben genannte Aufgabe betreffend ein Verfahren gelöst, wobei das Verfahren durch zumindest eine zweite Vorrichtung durchgeführt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erhalten von Umform- und/oder Prozessrandbedingungen von einer ersten Vorrichtung an der zweiten Vorrichtung; Ermitteln einer Materialklasse des Metallblechs; Ermitteln einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Schwankungen und/oder Abbildung der Umformeigenschaften, insbesondere im temperierten Zustand, und/oder der temperaturabhängigen Gefügeeigenschaften der Materialklasse; und/oder Ermitteln einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern charakteristisch für die Blechwarmumformung; Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern; Bereitstellen von Umformergebnissen zumindest teilweise basierend auf der mindestens einen Simulation oder Umformsimulation von der zweiten Vorrichtung an die erste Vorrichtung, wobei eine Ausgabe und/oder Auslösen der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung zumindest teilweise, insbesondere vollständig unterbleibt.
Dadurch, dass eine Ausgabe und/oder Auslösen der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung zumindest teilweise, insbesondere vollständig unterbleibt, kann sichergestellt werden, dass die Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern nur teilweise bzw. nicht vollständig, insbesondere überhaupt nicht an die erste Vorrichtung weitergegeben wird. Entsprechend wird die Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern, welche Grundlage für die mindestens eine durch die zweite Vorrichtung durchgeführte oder ausgelöste Simulation oder Umformsimulation ist, nicht an die erste Vorrichtung herausgegeben. Unter einem zumindest teilweise, insbesondere vollständigen Unterbleiben wird insbesondere ein zumindest teilweises, insbesondere vollständiges Blockieren und/oder auch ein Ausbleiben einer Ausgabe und/oder eines Auslösens der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung verstanden, d.h. das zumindest teilweise, insbesondere vollständige Unterbleiben kann aktiv sein oder auch passiv sein bzw. keinen aktiven Schritt darstellen. Eine Ausgabe und/oder Auslösen der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung unterbleibt zumindest teilweise, insbesondere vollständig, insbesondere während des gesamten Verfahrens.
Hiermit können einerseits die Anforderungen für eine Verwaltung der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern und/oder die Kapazitäten für die Simulation oder Umformsimulationen auf die zweite Vorrichtung (oder eine hiermit verbundene dritte Vorrichtung) verlagert werden. Die erste Vorrichtung, welche beispielsweise einem Abnehmer von Grundmaterialien zugeordnet ist, muss daher selbst keine Datenbank für Verteilungen von Materialparametern und/oder Prozessparametern führen und auch nicht die Kapazitäten bereitstellen, ggf. Materialparameter und/oder Prozessparameter aufzunehmen und in die Modellierung zu überführen oder ggf. eine Reihe von Simulationen oder Umformsimulationen für eine Vielzahl von verschiedenen Materialparametern und/oder Prozessparametern durchzuführen. Andererseits kann sichergestellt werden, dass den Simulationen oder Umformsimulationen stets aktuelle und herstellerspezifische Materialparameter, insbesondere Legierungszusammensetzung und temperaturabhängige Gefügeeigenschaften, sowie Beschreibungen für prozessrelevante Kenngrößen, insbesondere Ofentemperatur, Ofenverweilzeit und Transferzeit, zugrunde gelegt werden. Beispielsweise ist die zweite Vorrichtung einem Hersteller von Grundmaterialien zugeordnet, wobei die Verteilungen von Materialparametern und/oder Prozessparametern auf einfache Weise aktuell gehalten werden können. Wenn beispielsweise Herstellungsverfahren für die Grundmaterialien mit der Zeit verändert, optimiert oder erneuert werden und neue Versuchsergebnisse vorliegen, kann über das Verfahren sichergestellt werden, dass den Simulationen oder Umformsimulationen nicht ungenaue oder unvollständige Materialparameter zugrunde gelegt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch die Prozessparameter, welche im Zuge der Abfrage eingegeben werden können, oder aber für jede denkbare Kenngröße hinterlegt sind, der Simulation oder Umformsimulation zugrunde gelegt werden. Entsprechend wird die Genauigkeit der Umformergebnisse verbessert. Weiter können die Verteilungen von Materialparametern und/oder Prozessparametern auch geheim gehalten werden, was über das Unterbleiben der Ausgabe und/oder des Auslösens der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung gewährleistet wird.
Die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen werden beispielsweise von der zweiten Vorrichtung, z.B. über eine Eingangsschnittstelle erhalten. Hierbei können die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen von der ersten Vorrichtung bereitgestellt, weitergeleitet und/oder erzeugt worden sein, wobei die erste Vorrichtung mit der zweiten Vorrichtung kommuniziert. Die erste Vorrichtung ist eine andere Vorrichtung als die zweite Vorrichtung. Die erste und zweite Vorrichtung sind getrennt, verfügen über getrennte Ressourcen und/oder stehen insbesondere nicht ständig in Kommunikation. Beispielsweise ist die erste Vorrichtung einem Abnehmer von Grundmaterialien zugeordnet und/oder die zweite Vorrichtung ist einem Hersteller von Grundmaterialien zugeordnet. Denkbar ist es auch, dass die zweite Vorrichtung einem Dienstleister zugeordnet ist, der nicht der Hersteller des Grundmaterials ist.
Unter Umform- und/oder Prozessrandbedingungen können Bedingungen verstanden werden, welche zumindest teilweise die Durchführung einer Simulation oder Umformsimulation erlauben. Beispielsweise umfassen die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen geometrische Bedingungen wie Ausgangsgeometrie und/oder Zielgeometrie der Umformung, Prozessparameter (wie z.B. Geschwindigkeit, Temperatur, Druck, Kräfte, Distanzen, Art und/oder Form der Umformwerkzeuge, Werkzeugwärmeleitfähigkeit), Reibungsbedingungen und/oder die Materialklasse, wie beispielsweise die chemische Zusammensetzung bzw. Legierungs-zusammensetzung und/oder die Gefügestruktur, insbesondere Merkmale der Mikrostruktur wie beispielsweise die Korngröße, Art der Materialbeschichtung und Oberflächenausführung/ parameter. Insbesondere wenn auf Grundlage der übermittelten Umform- und/oder Prozessrandbedingungen eine Simulation oder Umformsimulation nicht oder nur teilweise durchgeführt werden könnte, kann in dem Verfahren vorgesehen sein, dass die zweite Vorrichtung die Ergänzung der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen z.B. von der ersten Vorrichtung abfragt und/oder eine Abfrage auslöst. Hierzu kann die zweite Vorrichtung eine Vorauswahl von möglichen Ergänzungen bereitstellen und beispielsweise eine Empfehlung der Ergänzungen erzeugen. Beispielsweise wird der Abnehmer von Grundmaterialien bzw. der Bediener an der ersten Vorrichtung aufgefordert, die Umform- und/oder Prozessrand-bedingungen zu ergänzen. Ggf. werden die (Umform-) Randbedingungen von der zweiten Vorrichtung eigenständig definiert und festgelegt.
Eine Materialklasse des Metallblechs für die Blechwarmumformung wird ermittelt, wobei die Materialklasse indikativ für eines oder mehrere Materialien für die Blechwarmumformung sein kann. Beispielsweise wird eine Materialklasse anhand einer Auswahl von mindestens einem von chemischer Zusammensetzung, Materialbezeichnung, Oberflächenausführung und/oder thermischer Vorbehandlung des Materials angegeben. Beispielsweise kann mindestens eine Stahllegierung bezeichnet werden, etwa gemäß mindestens einer Norm wie zum Beispiel DIN EN 10027 und/oder eine Bezeichnung nach mindestens einer Werkstoffnummer insbesondere für Stahllegierungen. Hierbei kann die Materialklasse ein spezifisches Material, beispielsweise eine spezifische Stahllegierung angeben, oder auch eine Gruppe von möglichen Materialien, beispielsweise eine Gruppe von möglichen Stahllegierungen. Materialien können auch anhand von herstellerspezifischen Kennzeichnungen angegeben werden. Das Metallblech kann auch aus einer Kombination mehrerer Materialklassen definiert werden, wie beispielsweise bei Tailored Welded Blanks.
Eine Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Abbildungen und/oder Schwankungen der Umformeigenschaften und/oder der temperaturabhängigen Gefügeeigenschaften der Materialklasse wird ermittelt. Beispielsweise ist eine Datenbank vorgesehen, welche für eine Vielzahl von Materialien eine Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern enthält, wobei die Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparameter aus der Datenbank insbesondere von der zweiten Vorrichtung abgefragt wird. Unter der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern kann ein Satz von Daten verstanden werden, welcher indikativ für die Abbildungen und/oder Schwankungen der Materialparameter der Materialklasse ist. Beispielsweise handelt es sich um einen Satz von Daten aus einer Reihe von experimentellen Ergebnissen und/oder um statistische Kennwerte (arithmetisches Mittel, quadratisches Mittel, Erwartungswert, und/oder Varianz/Streuung, z.B. aus einer Reihe von experimentellen Ergebnissen). Beispielsweise enthält die Datenbank, welches dieselbe wie oben genannt sein kann, oder eine weitere Datenbank sein kann, eine Vielzahl von Kombinationen über Verteilungen von Prozessparametern, wobei die Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparameter aus der Datenbank insbesondere von der zweiten Vorrichtung abgefragt wird. Beispielsweise handelt es sich um einen Satz von Daten aus einer Reihe von experimentellen Ergebnissen und/oder um statistische Kennwerte (arithmetisches Mittel, quadratisches Mittel, Erwartungswert, und/oder Varianz/Streuung, z.B. aus einer Reihe von experimentellen Ergebnissen und/oder auf Basis von simulierten und anhand von experimentell, verifizierten Ergebnissen). Die erste Vorrichtung ist insbesondere an der Ermittlung der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern nicht beteiligt bzw. Ausgabe und/oder Auslösen der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung unterbleibt zumindest teilweise, insbesondere vollständig bei der Ermittlung.
Unter einem Materialparameter können solche Parameter verstanden werden, welche geeignet sind, die Umformeigenschaften und/oder die temperaturabhängigen Gefügeeigenschaften des Materials und/oder die finalen Eigenschaften nach der Blechwarmumformung zu charakterisieren. Beispielsweise sind Materialparameter experimentell ermittelbar, beispielsweise durch Zugversuche, insbesondere temperierte Zugversuche oder hydraulische Tiefungsversuche, beispielsweise durch Dilatometer- oder Gleebleversuche, oder zumindest aus Experimenten ableitbar. Unter Materialparametern können auch Korrelationen zwischen weiteren Materialparametern und/oder experimentellen Daten verstanden werden. Beispielsweise sind Materialparameter indikativ für ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm, das auch temperaturabhängig und/oder dehnratenabhängig gestaltet sein kann, Elastizitätsmodul, Poisson-Zahl, Dehngrenze, Streckgrenze, Zugfestigkeit, Gleichmaßdehnung, Verfestigungs-exponent, Anisotropiekoeffizient, Reibungskoeffizient, Bruchdehnung und/oder Brucheinschnürung, eines Materials oder mehreren Materialien. Beispielsweise sind Materialparameter auch indikativ für ein Umwandlungsschaubild eines Materials oder mehreren Materialien, wie beispielsweise die chemische Zusammensetzung bzw. Legierungszusammensetzung und/oder die Gefügestruktur, insbesondere Merkmale der Mikrostruktur sowie die Korngröße, vorzugsweise bei Stahllegierungen die Phasenanteile (Ferrit, Perlit, Bainit, usw.) und/oder die Verteilung und/oder Beschreibung von Karbiden sowie ggf. die Form und/oder Größe dieser Karbide, falls vorhanden, und/oder die finalen Eigenschaften nach der Blechwarmumformung, wie beispielsweise die finale Härte, die finale Mikrostruktur oder die Kombination daraus.
Unter einem Prozessparameter können solche Parameter verstanden werden, welche geeignet sind, die Blechwarmumformung zu charakterisieren. Beispielsweise sind Prozessparameter experimentell ermittelbar oder zumindest aus Experimenten ableitbar. Beispielsweise sind Prozessparameter indikativ für die Ofentemperatur, Ofenverweilzeit, Gefügestruktur und Umwandlungsvorgänge, Metallblechtemperatur vor der Warmumformung, Transferzeit, Wärmetransfer, Strahlung, Werkzeugtemperatur, Werkzeugkraft, Werkzeuggeschwindigkeit, Werkzeugzuhaltezeit, Distanzierungen zwischen Material und Niederhalter im Werkzeug, eines Materials oder mehreren Materialien und die tribologischen Eigenschaften.
Mindestens eine Simulation oder Umformsimulation wird basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und der Verteilung und/oder Beschreibung von Material parametern und/oder Prozessparametern durch die zweite Vorrichtung durchgeführt oder deren Durchführung ausgelöst. Beispielsweise ist eine dritte Vorrichtung vorgesehen oder ein System von dritten Vorrichtungen, welche zur Durchführung von Simulationen oder Umformsimulationen eingerichtet sind. Die dritte(n) Vorrichtung(en) steht bzw. stehen hierbei vorzugsweise nicht in direkter Kommunikation zur ersten Vorrichtung, wobei eine Ausgabe und/oder Auslösen der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung zumindest teilweise, insbesondere vollständig unterbleibt. Die Simulationen oder Umformsimulationen können auf einer Finite-Elemente-Methode (FEM) oder Finite-Differenz-Methode (FDM) basieren. Beispielsweise wird eine Reihe von Simulationen oder Umformsimulationen auf Grundlage der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen durchgeführt, wobei die Materialparameter innerhalb der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern variiert werden und/oder die Prozessparameter innerhalb der Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern variiert werden.
Umformergebnisse, welche auch die Bauteileigenschaften ausweisen bzw. darstellen können, werden durch die zweite Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Umformergebnisse zumindest teilweise auf mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basieren. Beispielsweise wird eine Verteilung und/oder Beschreibung von Umformergebnissen aus einer Reihe von Simulationen oder Umformsimulationen bereitgestellt und diese insbesondere einer Auswertung bezüglich Zielgrößen unterzogen. Umformergebnisse und Zielgrößen können beispielsweise eine Dehnungsverteilung, beispielsweise eine zwei- oder dreidimensionale räumliche Dehnungsverteilung des Materials in einer Zielgeometrie umfassen. Beispielsweise wird die Dehnungsverteilung anhand der Geometrie gewichtet, d.h. als Zielgrößen bestimmte Teile der Zielgeometrie beispielsweise besonders bewertet. Umformergebnisse und Zielgrößen können auch einen Vergleich einer Dehnungsverteilung mit mindestens einer Grenzformänderungskun/e (Forming Limit Curve - FLC) umfassen, beispielsweise eine Differenz zu Werten einer Grenzform-änderungskun/e. Insbesondere sind die Umformergebnisse indikativ für eine Verteilung und/oder Beschreibung von Ergebnissen aus den Simulationen oder Umformsimulationen, wie diese aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern resultieren. Beispielsweise geben die Umformergebnisse eine Verteilung und/oder Beschreibung von räumlichen Dehnungsverteilungen und/oder Vergleichen mit einer Grenzformänderungs-kun/e wieder, beispielsweise Mittelwerte, Streuungen und/oder Minimalwerte und Maximalwerte der Dehnung und/oder Ausdünnung an verschiedenen Positionen der Zielgeometrie. Insbesondere werden die Umformergebnisse als Bericht, Datensatz oder in Form einer Visualisierung zur Verfügung gestellt. Umformergebnisse, welche auch die Bauteileigenschaften ausweisen bzw. darstellen können, können auch indikativ für Wahrscheinlichkeiten sein, dass bestimmte Ergebnisse auftreten.
Des Weiteren kann beispielsweise die Temperatur an ausgewählten Stellen im oder am Bauteil oder auch die gesamte Temperaturverteilung im oder am Bauteil unmittelbar nach der Blechwarmumformung und/oder nach dem (Press-)Härtevorgang am Beispiel eines Stahlblechs, vorzugsweise eines Stahlblechs mit einer härtbaren chemischen Zusammensetzung, eine Zielgröße sein. Insbesondere könnte es weiter ein Ziel sein, eine insgesamt möglichst hohe Temperatur unmittelbar nach der Blechwarmumformung zu haben, um sicher zu stellen, zum einen, dass auch die Umformgrade bei hoher Temperatur im Material eingebracht wurden und somit der Einfluss auf die Umwandlungskinetik (Gefügeumwandlung) lokal so gering wie möglich bleibt, zum anderen, dass bei möglichst hoher Temperatur eine Reduzierung der Werkzeugkräfte durch den geringeren Fließwiderstand im Material möglich ist. Beispielsweise könnte es auch ein Ziel sein, den/die Temperaturgradienten im Blechbauteil im Laufe des Blechwarmumformungs- Prozesses möglichst gering zu halten, um die Entstehung von kritischen Stellen im Bauteil zu unterdrücken, die zu einem frühzeitigen Blechbauteilversagen führen können. Als weiteres Ziel könnte es beispielsweise auch sein, möglichst schnell und flächendeckend im Blechbauteil auf eine Temperatur unterhalb von Martensit- Start abzukühlen bzw. bei einer im Vorfeld definierten Temperatur die Blechwarmumformung zu unterbrechen, um beispielsweise die Entnahme des warmumgeformten Blechbauteils aus dem Warmumformwerkzeug zu simulieren. Letzteres erlaubt es, beispielsweise kurzmögliche Prozesszeiten, insbesondere im Warmumformwerkzeug, zu ermitteln.
Eine weitere Ausgestaltung kann die Simulation der Erwärmung des Metallblechs auf eine definierte Temperatur sein, an die sich ein zumindest partielles Abkühlen und Wiedererwärmen des Metallblechs anschließt, um ein nicht vollständig martensitisches Gefüge zu erhalten. Zusätzlich oder alternativ kann die Simulation der Kombination mehrerer Blechwarmumform-vorgänge in mehreren Werkzeugen und/oder Operationsstufen sein, die nach der Erwärmung des Metallblechs erfolgen, ohne dass das Metallblech bzw. das bereits zumindest teilweise umgeformte Halbzeug und/oder Bauteil zwischenzeitlich die Umgebungstemperatur erreicht hat. Dies kann auch ein Wiedererwärmen zwischen den einzelnen Werkzeugen und/oder Operationsstufen beinhalten. Bevorzugt kann die Simulation der Blechwarmumformung des erwärmten Metallblechs darstellen, das nach der Erwärmung und vor der zumindest ersten Operationsstufe zumindest partiell auf Temperaturen unterhalb von AC3 und oberhalb der Martensit-Start-Temperatur des Werkstoffs gekühlt wird und anschließend die Warmumformung zum Bauteil erfolgt.
Zielgrößen können beispielsweise auch mechanische Eigenschaften sein, insbesondere in Form von Härte und/oder Zugfestigkeit, um sicher zu stellen, dass die minimalen sowie maximalen Härten bzw. Festigkeiten, welche für die Blechbauteilspezifikationen vorgegeben sind, auch eingehalten werden können. Dies kann sowohl für die mechanischen Eigenschaften für Blechbauteilbereiche, welche vorzugsweise pressgehärtet werden, als auch für die Bereiche, welche beispielsweise nach Tailored- Tempering Technologie gefertigt werden, erfolgen.
Wie bereits ausgeführt, können die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen bereits die Materialklasse enthalten, so dass beispielsweise der Abnehmer die Materialklasse vorgibt. In einer Ausgestaltung wird die Materialklasse und/oder Materialbeschreibung zumindest teilweise anhand der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen z.B. durch die zweite Vorrichtung ermittelt. Beispielsweise wird die Materialklasse und/oder Materialbeschreibung anhand der Anforderungen an die finalen Eigenschaften nach der Blechwarmumformung ermittelt und/oder anhand der umformtechnischen Herausforderungen und/oder der Gefügeeigenschaften respektive der Gefügeumwandlungsvorgänge bzw. Gefügeumwandlunsgkinetik ermittelt, beispielsweise anhand einer Datenbank umfassend Materialklassen. Insbesondere können auch Simulationen oder Umformsimulationen durchgeführt werden und auf Basis von Umformergebnissen, welche auch die Bauteileigenschaften ausweisen bzw. darstellen können, eine geeignete Materialklasse ermittelt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung enthalten die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen mindestens ein Ergebnis einer Vorsimulation. Beispielsweise kann der Abnehmer bereits eine eigene Simulation oder Umformsimulation auf Grundlage eigener Materialparameter und eines eigenen Simulationsmodells durchführen. Die Ergebnisse einer solchen Vorsimulation können mit den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen an die zweite Vorrichtung übermittelt werden. Das Verfahren umfasst hierbei ein Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer Simulation oder Umformsimulation auf Grundlage mindestens eines vorgegebenen Simulationsmodells durch die zweite Vorrichtung, wobei die Umformergebnisse der Simulationen oder Umformsimulation auf Grundlage des vorgegebenen Simulationsmodells mit dem mindestens einen Ergebnis der Vorsimulation aus den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen verglichen werden. Beispielsweise ist das vorgegebene Simulationsmodell der zweiten bzw. dritten Vorrichtung zugeordnet und dient beim Hersteller der Durchführung von Simulationen oder Umformsimulationen, während der Abnehmer möglicherweise ein anderes Simulationsmodell nutzt. Über den Vergleich der Vorsimulation mit dem Umformergebnis auf Grundlage des vorgegebenen Simulationsmodells können Übereinstimmungen und Abweichungen zwischen den Simulationen seitens des Abnehmers und des Herstellers durch mögliche unterschiedliche Simulationsmodelle festgestellt und analysiert werden. Beispielsweise werden Grenzwerte für Abweichungen vorgegeben und bei Über-/Unterschreiten der Grenzwerte ein Hinweis auf die Abweichungen ausgegeben. Ebenso kann das vorgegebene Simulationsmodell in Reaktion auf den Vergleich abgewandelt werden und/oder ein Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens weiterer Simulationen oder Umform-simulationen unterbleiben.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Verfahren: Ermitteln eines unteren Satzes von Materialparametern und/oder Prozessparametern aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern und den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und/oder Ermitteln eines oberen Satzes von Materialparametern und/oder Prozessparametern aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern und den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen; Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer unteren Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und dem unteren Satz von Materialparametern und/oder Prozessparametern und/oder Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer oberen Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und dem oberen Satz von Materialparametern und/oder Prozessparametern; und Bereitstellen der Umformergebnisse zumindest teilweise basierend auf der unteren Simulation oder Umformsimulation und/oder der oberen Simulation oder Umformsimulation.
Durch die Verwendung von oberen und/oder unteren Sätzen von Materialparametern und/oder Prozessparametern können Simulationen oder Umformsimulationen zu„Worst-Case“- und/oder„Best- Case“-Szenarien durchgeführt werden. Beispielsweise steht der untere Satz von Materialparametern und/oder Prozessparametern, wie z. B. der Ofentemperatur, für die Kombination von Werten aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern, welche für die Umformung und/oder Gefügeumwandlungs-vorgänge besonders ungünstig sind („Worst-Case“) und beispielsweise Umformergebnisse liefern, die hohe Fehlerwahrscheinlichkeiten beinhalten, z.B. maximale Überschreitungen von Dehngrenzwerten und/oder maximale Flächen/Volumina mit überschrittenen Dehngrenzwerten, oder die Gefahr besteht, dass die erwünschten mechanischen Eigenschaften flächendeckend im Bauteil nicht erreicht werden, z.B. Überschreitung der maximalen oder minimalen Anforderungen an der Härte, der Streckgrenze, der Zugfestigkeit, der Bruchdehnung oder eines bestimmten Biegewinkels. Entsprechend kann der obere Satz von Materialparametern und/oder Prozessparametern für die Kombination von Werten aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern stehen, welche für die Umformung und/oder Gefügeumwandlungsvorgänge besonders günstig sind („Best-Case“) und beispielsweise Umformergebnisse liefern, die besonders niedrige Fehlerwahrscheinlichkeiten beinhalten. Die Umformergebnisse können somit indikativ für die mögliche Spanne von verschiedenen Ergebnissen einer Umformung aufgrund der Schwankungen der Materialparameter und/oder Prozessparametern sein. Auch kann der Rechenaufwand bzw. die Anzahl der benötigten Simulationen oder Umformsimulationen reduziert werden.
In einer nächsten Ausgestaltung umfasst das Verfahren: Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens von Simulationen oder Umformsimulationen basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und einer vorgegebenen Variation aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern; Bestimmen einer funktionalen Abhängigkeit von Zielgrößen und Materialparametern und/oder Prozessparametern; und Bereitstellen der Umformergebnisse zumindest teilweise basierend auf der funktionalen Abhängigkeit von Zielgrößen und Materialparametern und/oder Prozessparametern. Beispielsweise werden die Materialparameter und/oder Prozessparametern jeweils von einem minimalen bis zu einem maximalen Wert (schrittweise) systematisch variiert und der Einfluss auf die Zielgrößen über eine funktionale Abhängigkeit wiedergegeben. Beispielsweise wird eine Regression mit einer Bestimmung von Koeffizienten durchgeführt. Anhand der funktionalen Abhängigkeit können somit die für die Materialklasse auftretenden Schwankungen der Materialparameter und/oder Prozessparameter als auch deren Auswirkungen auf einfache Weise in den Umformergebnissen berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Verfahren: Bestimmen mindestens einer stochastischen Verteilung aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern; und Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens von mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und der mindestens einen stochastischen Verteilung. Mit der mindestens einen stochastischen Verteilung können beispielsweise Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten bestimmter Werte von Materialparametern und/oder Prozessparametern wiedergegeben werden und Eingang in die Simulationen oder Umformsimulationen finden. Als Umformergebnisse können somit auch mit höherer Genauigkeit Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten bestimmter Zielgrößen und somit eine verbesserte Information zur Prozesssicherheit geliefert werden.
Gemäß der zweiten Lehre wird die oben genannte Aufgabe betreffend ein Verfahren zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, durchgeführt durch zumindest eine erste Vorrichtung, gelöst, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen von Umform- und/oder Prozessrandbedingungen durch die erste Vorrichtung an eine zweite Vorrichtung; Erhalten der von der zweiten Vorrichtung bereitgestellten Umformergebnissen an der ersten Vorrichtung, wobei die Umformergebnisse zumindest teilweise auf mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basieren, welche zumindest teilweise auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen basiert, und wobei ein Erhalten einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Umformeigenschaften und/oder temperaturabhängige Gefügeeigenschaften einer Materialklasse des Metallblechs und/oder einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern charakteristisch für Blechwarmumformung durch die erste Vorrichtung zumindest teilweise, insbesondere vollständig unterbleibt.
In einer Ausgestaltung kann die zumindest eine erste Vorrichtung weiterhin eine Umformvorrichtung umfassen, welche insbesondere dafür eingerichtet ist, ein Metallblech umzuformen und insbesondere eine Umformung entsprechend den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen durchzuführen. Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Umformen eines Metallblechs unter Berücksichtigung der Umformergebnisse insbesondere über die Umformvorrichtung. Hierbei können beispielsweise die Umformbedingungen in der Umformvorrichtung zumindest teilweise anhand der Umformergebnisse gewählt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Verfahren: temperiertes Umformen eines Metallblechs unter Berücksichtigung der Umformergebnisse insbesondere über eine Verarbeitungsvorrichtung. Die Verarbeitungsvorrichtung besteht zumindest aus einer Erwärmungseinrichtung und einer Umformvorrichtung, z.B. einer Presse mit einem Werkzeug, wobei die Erwärmungseinrichtung durch einen Ofen, eine elektrothermische Behandlungseinrichtung jedoch auch durch ein Werkzeug dargestellt werden kann. Optional sind die Erwärmungseinrichtung und die Umformvorrichtung durch eine Transportvorrichtung für das temperierte Metallblech verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen Zielgrößen der Blechwarmumformung, insbesondere der Umformung und/oder Gefügeumwandlungsvorgänge bzw. die finalen Eigenschaften nach der Blechwarmumformung. Somit können beispielsweise die Zielgrößen von der ersten Vorrichtung bzw. einem Abnehmer, welchem die erste Vorrichtung zugeordnet ist, vorgegeben werden und die Umformergebnisse im Hinblick auf die Zielgrößen ausgewertet werden. Beispielsweise können Zielgrößen eine Rissgefahr, eine Gewichtung bestimmter Bereiche der Ausgangs- und/oder Zielgeometrie, Sicherheiten gegenüber Einschnürungen, ggf. Bereiche mit sich einstellender Faltenbildung und/oder Bereiche mit vorgegebenen Ausstreckungen umfassen. Zielgrößen können beispielsweise auch minimale reduzierte Temperaturgradienten während der Warmformgebung, Temperaturgradienten vor der Warmformgebung oder die resultierenden mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Härte und/oder Zugfestigkeit, nach dem bevorzugten Presshärtevorgang sein, die insbesondere innerhalb der Lieferspezifikationen, insbesondere für das finale Bauteil liegen sollten. Weiterhin können Zielgrößen beispielsweise die Abweichung der Bauteilgeometrie von der Sollgeometrie, auch unter Verzug bekannt, und/oder die Zielgefüge-ausbildung sein. Entsprechende Zielgrößen können auch von der zweiten Vorrichtung abgefragt oder eine Abfrage durch die erste Vorrichtung ausgelöst werden.
Die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen können auch die Materialklasse umfassen, womit beispielsweise die erste Vorrichtung bzw. der Abnehmer die Materialklasse vorgibt, welche in den Simulationen oder Umformsimulationen Verwendung finden soll.
In einer Ausgestaltung wird das Bereitstellen der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen über eine gesicherte Verbindung durchgeführt. Beispielsweise wird ein Bereitstellen bzw. ein Übermitteln von Umform- und/oder Prozessrandbedingungen kodiert bzw. verschlüsselt. Ebenso kann auch eine weitere Kommunikation zwischen der ersten und zweiten Vorrichtung über eine gesicherte Verbindung durchgeführt werden, insbesondere wenn die Umformergebnisse an die erste Vorrichtung ausgegeben werden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Umformergebnisse indikativ für eine Abhängigkeit von einer Reibung beim Blechwarmumformen. Beispielsweise werden Simulationen oder Umformsimulationen auf Grundlage verschiedener Reibungsbedingungen durchgeführt. Diese Simulationen oder Umformsimulationen können neben der Vorgabe des Reibbeiwertes beispielsweise auch durch die Vorgabe eines Oberflächensystems als auch der Prozessparameter erfolgen.
Ebenso können die Umformergebnisse indikativ für eine Abhängigkeit von einer Werkzeugtemperatur bei der Blechwarmumformung sein. Beispielsweise werden Simulationen oder Umformsimulationen auf Grundlage verschiedener Werkzeugtemperaturen durchgeführt oder das Aufheizen und/oder Abkühlen der Werkzeuge während eines oder mehrerer Hübe werden berücksichtigt.
Des Weiteren können die Umformergebnisse indikativ für eine zu erwartende Prozesssicherheit, einer Robustheit und/oder Sensitivität der Umformung und/oder Gefügeumwandlungsvorgänge gegenüber Schwankungen der Materialparameter und/oder Prozessparametern und/oder einer Bewertung hiervon sein. Beispielsweise sind die Umformergebnisse indikativ für eine oder mehrere Wahrscheinlichkeiten, ob beispielsweise Zielgrößen eingehalten und/oder verfehlt werden. Da die Simulationen oder Umformsimulationen nicht nur auf Grundlage einzelner Materialparameter und/oder Prozessparameter, sondern auf Grundlage einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern bzw. einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern durchgeführt werden können, werden somit dem Abnehmer mit den gewählten Umform- und/oder Prozessrandbedingungen nicht nur einzelne Umformergebnisse zur Verfügung gestellt, sondern eine zu erwartende Prozesssicherheit, Robustheit und/oder Sensitivität unter Einbeziehung der Streuung der Materialkennwerte und/oder Prozessparameter bereitgestellt.
Gemäß einer dritten Lehre wird die oben genannte Aufgabe bezüglich eines Verfahrens zur Blechwarmumformung eines Metallblechs, insbesondere eines Stahlblechs, zur Herstellung eines warmumgeformten Blechbauteils, gelöst, wobei die Blechwarmumformung unter Berücksichtigung der nach einem der vorgenannten Ansprüche ermittelten Umformergebnisse durchgeführt und/oder gesteuert wird.
Die erste und/oder zweite Vorrichtung umfassen jeweils zumindest einen Prozessor und zumindest einen Speicher mit Computerprogrammcode, wobei der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode dazu eingerichtet sind, mit dem zumindest einen Prozessor zumindest ein Verfahren gemäß der ersten und/oder zweiten Lehre auszuführen und/oder zu steuern. Unter einem Prozessor soll zum Beispiel eine Kontrolleinheit, ein Mikroprozessor, eine Mikrokontrolleinheit wie ein Mikrocontroller, ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische Integrierte Schaltung (ASIC) oder ein Field Programmable Gate Arrays (FPGA) verstanden werden.
Zum Beispiel umfasst eine beispielhafte Vorrichtung ferner Mittel zum Speichern von Informationen wie einen Programmspeicher und/oder einen Hauptspeicher. Zum Beispiel umfassen beispielhaft die erste und zweite Vorrichtung ferner jeweils Mittel zum Empfangen und/oder Senden von Informationen über ein Netzwerk wie eine Netzwerkschnittstelle. Zum Beispiel sind beispielhafte Vorrichtungen über ein oder mehrere Netzwerke miteinander verbunden und/oder verbindbar.
Zumindest eine der beispielhaften Vorrichtungen ist oder umfasst etwa eine Datenverarbeitungsanlage, die softwaremäßig und/oder hardwaremäßig eingerichtet ist, um die jeweiligen Schritte eines Verfahrens gemäß der ersten und/oder zweiten Lehre ausführen zu können. Beispiele für eine Datenverarbeitungsanlage sind ein Computer, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Thinclient und/oder ein tragbarer Computer (Mobilgerät), wie etwa ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein Wearable, ein persönlicher digitaler Assistent oder ein Smartphone.
Das heißt insbesondere, dass einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens gemäß der ersten und/oder zweiten Lehre (beispielsweise das Erhalten und/oder Bereitstellen von Umform- und/oder Prozessrandbedingungen, das Ermitteln einer Materialklasse, das Ermitteln einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern, das Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer Simulation oder Umformsimulation, das Bereitstellen und/oder Erhalten von Umformergebnissen) hierbei mit einer zweiten Vorrichtung durchgeführt werden können. Ebenso können einzelne Verfahrensschritte (beispielsweise das Erhalten und/oder Bereitstellen von Umform- und/oder Prozessrandbedingungen, das Ermitteln einer Materialklasse, das Ermitteln einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern, das Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer Simulation oder Umformsimulation, das Bereitstellen und/oder Erhalten von Umformergebnissen) von einer weiteren Vorrichtung vorgenommen werden, wobei jedoch eine Ausgabe und/oder Auslösen der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung zumindest teilweise, insbesondere vollständig unterbleibt. Eine solche weitere (dritte) Vorrichtung kann beispielswiese ein Server sein und beispielsweise ein Teil bzw. eine Komponente einer sogenannten Computer Cloud sein, welche Datenverarbeitungsressourcen dynamisch für verschiedene Nutzer in einem Kommunikationssystem bereitstellt. Unter einer Computer Cloud wird insbesondere eine Datenverarbeitungs-Infrastruktur gemäß der Definition des„National Institute for Standards and Technology” (NIST) für den englischen Begriff „Cloud Computing“ verstanden. Ein Beispiel einer Computer Cloud ist eine Microsoft Windows Azure Platform.
Die erste und/oder zweite Vorrichtung können ein Computerprogramm umfassen, das Programmanweisungen enthält, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung eines Verfahrens gemäß der ersten und/oder zweiten Lehre veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft. Ein beispielhaftes Programm kann in oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, welches eines oder mehrere Programme enthält. Ein computerlesbares Speichermedium kann z.B. als magnetisches, elektrisches, elektro magnetisches, optisches und/oder andersartiges Speichermedium ausgebildet sein. Ein solches computerlesbares Speichermedium ist vorzugsweise gegenständlich (also „berührbar“), zum Beispiel ist es als Datenträgen/orrichtung ausgebildet. Eine solche Datenträgen/orrichtung ist beispielsweise tragbar oder in einer Vorrichtung fest installiert. Beispiele für eine solche Datenträgen/orrichtung sind flüchtige oder nicht-flüchtige Speicher mit wahlfreiem-Zugriff (RAM) wie z.B. NOR-Flash-Speicher oder mit sequentiellen-Zugriff wie NAND-Flash-Speicher und/oder Speicher mit Nur- Lese-Zugriff (ROM) oder Schreib-Lese-Zugriff. Computerlesbar soll zum Beispiel so verstanden werden, dass das Speichermedium von einem Computer bzw. einer Datenverarbeitungsanlage (aus)gelesen und/oder beschrieben werden kann, beispielsweise von einem Prozessor. Die zuvor in dieser Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere sollen beispielhafte Ausgestaltungen in Bezug auf die unterschiedlichen Lehren offenbart verstanden werden. Die Ausgestaltungen von Verfahrensmerkmalen sollen soweit anwendbar mögliche Ausgestaltungen sowohl des Verfahrens gemäß der ersten Lehre als auch des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre betreffen. Insbesondere sollen durch die vorherige oder folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen eines Verfahrens auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrensschrittes auch der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen (Brief Description of Drawings)
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit der Zeichnung, zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 ein Diagramm eines Verfahrens gemäß der ersten Lehre,
Fig. 2 ein Diagramm eines Verfahrens gemäß der zweiten Lehre und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer ersten und zweiten Vorrichtung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen (Best Mode for Carrying outthe Invention)
Fig. 1 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens (1) zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, welches durch zumindest eine zweite Vorrichtung (3.2) durchgeführt wird.
In Aktion (1.1) werden Umform- und/oder Prozessrandbedingungen von einer ersten Vorrichtung (3.1) an der zweiten Vorrichtung (3.2) erhalten. Die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen umfassen beispielsweise die Geometrie (Ausgangs- und Zielgeometrie für die Umformung/Blechwarmumformung), Prozessparameter wie beispielsweise die Ofentemperatur und/oder Verweildauer, Umformgeschwindigkeit des Warmumformwerkzeugs und/oder die auf das warme Metallblech einwirkende Kraft. Beispielsweise kann ein Abnehmer und/oder andere Anwender die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen für eine zu untersuchende Blechwarmumformung mittels der ersten Vorrichtung (3.1) übermitteln. Die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen werden seitens des Herstellers über die zweite Vorrichtung (3.2) entgegengenommen.
In Aktion (1.2) wird eine Materialklasse des Metallblechs ermittelt. Beispielsweise wird eine Materialklasse mit den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen übermittelt bzw. von den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen umfasst. Alternativ kann auch eine Abfrage der Materialklasse vorgenommen werden. Als Materialklasse wird beispielsweise eine Stahlsorte angegeben oder auch eine Gruppe von Stahlsorten, welche für die Umformung vorgesehen sind. Ebenso kann die Materialklasse zumindest teilweise anhand der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen durch die zweite Vorrichtung (3.2) ermittelt werden.
Ein Ermitteln einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Schwankungen der Umformeigenschaften und/oder der temperaturabhängigen Gefüge-eigenschaften der Materialklasse wird in Aktion (1.3) durch die zweite Vorrichtung (3.2) vorgenommen oder gesteuert. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ermitteln einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern charakteristisch für die Blechwarmumformung in Aktion (1.4) durch die zweite Vorrichtung (3.2) vorgenommen oder gesteuert werden. Beispielsweise verfügt die zweite Vorrichtung (3.2) über eine Datenbank oder hat Zugriff auf eine Datenbank, welche dafür eingerichtet ist, eine Zuordnung von Verteilungen und/oder Beschreibungen von Materialparametern und/oder Prozessparametern zu der Materialklasse bereitzustellen. Hierbei wird eine Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern für die Materialklasse ermittelt, wobei die Verteilung und/oder Beschreibung die Schwankungen der Materialparameter beispielsweise aufgrund von Variationen im Herstellungsverfahren und/oder Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung und/oder wobei die Verteilung und/oder Beschreibung die Schwankungen der Prozessparameter beispielsweise aufgrund von Variationen im Warmumformungs- und optionalem Presshärteprozess umfasst. Beispielsweise umfasst die Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern eine Verteilung und/oder Beschreibung der möglichen Werte für die Dehngrenze Rpo,2, Zugfestigkeit Rm, //-Wert und r-Wert sowie mögliche Korrelationen zwischen diesen Werten für die Materialklasse, welche auch temperaturabhängig und/oder dehnratenabhängig unterschiedlich ausgeprägt sein können. Eine solche Verteilung und/oder Beschreibung kann beispielsweise durch Versuchsreihen an Materialproben ermittelt werden, wobei die Verteilung und/oder Beschreibung der Materialparameter Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung, Gefügestruktur und der Herstellung abbildet. Beispielsweise umfasst die Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern eine Verteilung und/oder Beschreibung der möglichen Temperaturen und/oder Verweilzeiten im Ofen, Umform-geschwindigkeiten sowie optionalen Abkühlgeschwindigkeiten im Warmumformwerkzeug sowie mögliche Korrelationen zwischen diesen Werten und den temperaturabhängigen Gefügeumwandlungsvorgängen/ eigenschaften für die Materialklasse. Eine solche Verteilung und/oder Beschreibung kann beispielsweise durch Versuchsreihen an Materialproben ermittelt werden, wobei die Verteilung und/oder Beschreibung der Materialparameter und/oder Prozessparametern Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung und optional der Herstellung abbildet.
Mit der optionalen Aktion (1.5) können die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen mindestens ein Ergebnis einer Vorsimulation enthalten, welche beispielsweise vom Abnehmer bereitgestellt wird. Es wird mindestens eine Simulation oder Umformsimulation auf Grundlage mindestens eines vorgegebenen Simulationsmodells durch die zweite Vorrichtung (3.2) ausgelöst oder durchgeführt, um einen Vergleich des seitens des Herstellers vorgesehenen Simulationsmodells mit dem Simulationsmodell des Abnehmers zu ermöglichen. Die Simulationen oder Umformsimulation auf Grundlage des vorgegebenen Simulationsmodells wird mit dem mindestens einen Ergebnis der Vorsimulation aus den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen verglichen und das Ergebnis des Vergleichs ausgegeben.
In Aktion (1.6) erfolgt ein Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrand-bedingungen und der Verteilung und/oder Beschreibung von Material parametern und/oder Prozessparametern durch die zweite Vorrichtung (3.2). Hierbei löst die zweite Vorrichtung (3.2) eine Reihe von Simulationen oder Umformsimulationen auf Grundlage der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und einer vorgegebenen Variation von Materialparametern und/oder Prozessparametern aus deren Verteilung aus.
Beispielsweise wird eine Reihe von Simulationen oder Umformsimulationen auf Grundlage aller möglichen Kombinationen der Minimal-, Maximal- und Mittelwerte von Dehngrenze Rpo,2, Zugfestigkeit Rm, //-Wert und r-Wert, von Temperaturen und/oder Verweilzeiten im Ofen, Umformgeschwindigkeiten sowie optionalen Abkühlgeschwindigkeiten im Warmumformwerkzeug vorgenommen. Hierfür ist eine entsprechend große Anzahl von Simulationen oder Umformsimulationen notwendig.
Ebenso können mit Aktion (1.7) ein unterer Satz und/oder ein oberer Satz von Material-parametern und/oder Prozessparametern aus der Verteilung und/oder Beschreibung der Materialparameter und/oder Prozessparametern und den Umform- und/oder Prozessrand-bedingungen bestimmt werden. Hierbei kann der untere Satz denen für die Umformung ungünstigsten Materialparametern und/oder Prozessparametern („Worst-Case“) und der obere Satz denen für die Umformung günstigsten Materialparametern und/oder Prozessparametern („Best-Case“) entsprechen. Für den oberen und/oder unteren Satz von Materialparametern und/oder Prozessparametern können jeweils untere und/oder obere Simulationen oder Umformsimulationen durchgeführt werden.
Mit Aktion (1.8) kann mit einer vorgegebenen Variation aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern ein Bestimmen einer funktionalen Abhängigkeit von Zielgrößen und Materialparametern und/oder Prozessparametern erfolgen. Zielgrößen können eine Rissgefahr, eine Gewichtung bestimmter Bereiche der Ausgangs- und/oder Zielgeometrie, Sicherheiten gegenüber Einschnürungen, ggf. Bereiche mit sich einstellender Faltenbildung und/oder Bereiche mit vorgegebenen Ausstreckungen umfassen. Die funktionale Abhängigkeit kann über eine Regression bestimmt werden.
In Aktion (1.9) kann ein Bestimmen mindestens einer stochastischen Verteilung aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern durchgeführt werden, wobei die stochastische Verteilung beispielsweise indikativ dafür ist, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein bestimmter Materialparameter und/oder Prozessparameter bei der Materialklasse auftritt.
Umformergebnisse, welche zumindest teilweise auf der mindestens einen Simulation oder Umformsimulation basieren, werden in Aktion (1.10) von der zweiten Vorrichtung (3.2) an die erste Vorrichtung (3.1) bereitgestellt.
Im Verfahren (1) in Aktion (1.11) unterbleibt zumindest teilweise, insbesondere vollständig eine Ausgabe und/oder ein Auslösen der Ausgabe der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung (3.1). Hiermit können einerseits die Anforderungen an die erste Vorrichtung (3.1), welche beispielsweise einem Abnehmer von Grundmaterialien oder anderen Anwendern zugeordnet ist, verringert werden. Die Reihe von Simulationen oder Umformsimulationen wird beispielsweise vom Hersteller der Grundmaterialien bereitgestellt. Andererseits kann sichergestellt werden, dass den Simulationen oder Umformsimulationen stets aktuelle und ggf. herstellerspezifische Materialparameter zugrunde gelegt werden sowie dass geheimhaltungsbedürftige Informationen zur Verteilung und/oder Beschreibung der Materialparameter zurückgehalten werden können. Die Verteilung und/oder Beschreibung der Prozessparameter kann ebenfalls zurückgehalten werden.
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens (2) zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, das Verfahren (2) durchgeführt durch zumindest eine erste Vorrichtung (3.1) gemäß der zweiten Lehre gezeigt.
In den Aktionen (2.1) und (2.2) werden Zielgrößen der Umformung (z.B. Rissgefahr, eine Gewichtung bestimmter Bereiche der Ausgangs- und/oder Zielgeometrie, Sicherheiten gegenüber Einschnürungen und/oder Bereiche mit vorgegebenen Ausstreckungen) sowie eine Materialklasse bereitgestellt. Hiermit werden weiter in Aktion (2.3) Umform- und/oder Prozessrandbedingungen von einer ersten Vorrichtung (3.1) bereitgestellt, welche einem Abnehmer oder anderen Anwendern zugeordnet ist. In Aktion (2.3) werden die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen von der ersten Vorrichtung (3.1) an eine zweite Vorrichtung (3.2) bereitgestellt, welche beispielsweise einem Hersteller zugeordnet ist. Über die zweite Vorrichtung (3.2) wird beispielsweise ein Verfahren (1) gemäß der ersten Lehre durchgeführt.
Umformergebnisse, wie diese beispielsweise mittels des Verfahrens (1) gemäß der ersten Lehre ausgegeben werden, werden durch die erste Vorrichtung (3.1) in Aktion (2.4) erhalten. Die Umformergebnisse (2.5) können hierbei indikativ für eine Abhängigkeit von einer Reibung bei der Blechwarmumformung sein und/oder die Umformergebnisse (2.6) können indikativ für eine Abhängigkeit von einer Werkzeugtemperatur bei der Blechwarmumformung sein.
Bei dem Verfahren (2) gemäß der zweiten Lehre unterbleibt in Aktion (2.7) zumindest teilweise, insbesondere vollständig eine Ausgabe und/oder ein Auslösen der Ausgabe einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Umformeigenschaften und/oder temperaturabhängige Gefügeeigenschaften und/oder einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern charakteristisch für die Blechwarmumformung an die erste Vorrichtung (3.1).
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems (3), wobei das System (3) eine erste Vorrichtung (3.1), welche einem Abnehmer oder anderen Anwendern zugeordnet ist, und eine zweite Vorrichtung (3.2) umfasst, welche beispielsweise einem Hersteller oder einem Anbieter bzw. Dienstleister zugeordnet ist. Der Abnehmer kann mittels der ersten Vorrichtung (3.1) Umform- und/oder Prozessrandbedingungen bereitstellen und diese einer Übermittlung (3.3) an die zweite Vorrichtung (3.2) zuführen, wobei die Übermittlung (3.3) gesichert ist. Die zweite Vorrichtung (3.2) weist Mittel zur Ermittlung einer Materialklasse aus den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen auf, wobei eine Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern aus einer Datenbank (3.4) abgefragt werden kann, auf welche beispielsweise nur der Hersteller bzw. Anbieter/Dienstleister Zugriff hat. Die zweite Vorrichtung (3.2) kann eine Durchführung von Simulationen oder Umformsimulationen auf Grundlage der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern auf einem System (3.5) von dritten Vorrichtungen auslösen, welche beispielsweise Rechenkapazitäten für Simulationen oder Umformsimulationen bereitstellen. Umformergebnisse werden bereitgestellt, wobei eine Übermittlung (3.6) der Umformergebnisse an die erste Vorrichtung (3.1) stattfinden kann. Ein Auslösen der Ausgabe einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Umformeigenschaften und/oder temperaturabhängigen Gefügeeigenschaften einer Materialklasse und/oder einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern charakteristisch für die Blechwarmumformung an die erste Vorrichtung (3.1) wird hierbei vorzugsweise blockiert. Die die zumindest eine erste Vorrichtung (3.1) kann insbesondere weiterhin eine Umformvorrichtung (3.7) bzw. eine Verarbeitungsvorrichtung umfassen bzw. mit dieser verbunden sein (3.8), in welcher die dritte Lehre umgesetzt wird, ein Verfahren zur Blechwarmumformung eines Metallblechs, insbesondere eines Stahlblechs, zur Herstellung eines warmumgeformten Blechbauteils, wobei die Blechwarmumformung unter Berücksichtigung der nach einem der vorgenannten Ansprüche ermittelten Umformergebnisse (1.10, 2.4) durchgeführt und/oder gesteuert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (1) zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, wobei das Verfahren (1) durch zumindest eine zweite Vorrichtung (3.2) durchgeführt wird, wobei das Verfahren (1) folgende Schritte umfasst:
Erhalten (1.1) von Umform- und/oder Prozessrandbedingungen von einer ersten Vorrichtung
(3.1) an der zweiten Vorrichtung (3.2);
Ermitteln (1.2) einer Materialklasse des Metallblechs;
Ermitteln (1.3) einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Schwankungen und/oder Abbildungen der Umformeigenschaften und/oder der temperaturabhängigen Gefügeeigenschaften der Materialklasse; und/oder
Ermitteln (1.4) einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern charakteristisch für die Blechwarmumformung;
Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens (1.6) mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern;
Bereitstellen (1.10) von Umformergebnissen zumindest teilweise basierend auf der mindestens einen Simulation oder Umformsimulation von der zweiten Vorrichtung (3.2) an die erste Vorrichtung
(3.1), wobei eine Ausgabe und/oder Auslösen der Ausgabe (1.11) der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern an die erste Vorrichtung (3.1) zumindest teilweise unterbleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Materialklasse und/oder Prozessparameter zumindest teilweise anhand der Umform- und/oder Prozessrandbedingungen ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umform- und/oder Prozessrandbedingungen mindestens ein Ergebnis einer Vorsimulation enthalten, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer Simulation oder Umformsimulation auf Grundlage mindestens eines vorgegebenen Simulationsmodells durch die zweite Vorrichtung (3.2), wobei die Umformergebnisse der Simulation oder Umformsimulation auf Grundlage des vorgegebenen Simulationsmodells mit dem mindestens einen Ergebnis der Vorsimulation aus den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen verglichen werden (1.5).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Ermitteln (1.7) eines unteren Satzes von Materialparametern und/oder Prozessparametern aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern und den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und/oder Ermitteln eines oberen Satzes von Materialparametern und/oder Prozessparametern aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern und den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen;
Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer unteren Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und dem unteren Satz von Materialparametern und/oder Prozessparametern und/oder Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens mindestens einer oberen Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und dem oberen Satz von Materialparametern und/oder Prozessparametern; und
Bereitstellen der Umformergebnisse zumindest teilweise basierend auf der unteren Simulation oder Umformsimulation und/oder der oberen Simulation oder Umformsimulation.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens von Simulationen oder Umformsimulationen basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und einer vorgegebenen Variation aus der Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern;
Bestimmen (1.8) einer funktionalen Abhängigkeit von Zielgrößen und Materialparametern und/oder Prozessparametern anhand der Simulationen oder Umformsimulationen;
Bereitstellen der Umformergebnisse zumindest teilweise basierend auf der funktionalen Abhängigkeit von Zielgrößen und Materialparametern und/oder Prozessparametern.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Bestimmen (1.9) mindestens einer stochastischen Verteilung aus der Verteilung und/oder
Beschreibung von Materialparametern und/oder Prozessparametern;
Durchführen und/oder Auslösen des Durchführens von mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basierend auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen und der mindestens einen stochastischen Verteilung.
7. Verfahren (2) zur Ermittlung von Umformergebnissen einer durchzuführenden Blechwarmumformung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, wobei das Verfahren (2) durch zumindest eine erste Vorrichtung (3.1) durchgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen (2.3) von Umform- und/oder Prozessrandbedingungen durch die erste Vorrichtung (3.1) an eine zweite Vorrichtung (3.2);
Erhalten (2.4) der von der zweiten Vorrichtung (3.2) bereitgestellten Umformergebnissen an der ersten Vorrichtung (3.1), wobei die Umformergebnisse zumindest teilweise auf mindestens einer Simulation oder Umformsimulation basieren, welche zumindest teilweise auf den Umform- und/oder Prozessrandbedingungen basiert, und wobei ein Erhalten einer Verteilung und/oder Beschreibung von Materialparametern charakteristisch für Umformeigenschaften und/oder temperaturabhängigen Gefügeeigenschaften einer Materialklasse des Metallblechs und/oder ein Erhalten einer Verteilung und/oder Beschreibung von Prozessparametern charakteristisch für die Blechwarmumformung durch die erste Vorrichtung (3.1) zumindest teilweise unterbleibt (2.7).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Umform- und/oder
Prozessrandbedingungen Zielgrößen der Blechwarmumformung umfassen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Umform- und/oder
Prozessrandbedingungen die Materialklasse umfassen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Bereitstellen (1.1, 2.3) der Umform- und/oder Prozessrandrandbedingungen über eine gesicherte Verbindung durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Umformergebnisse (2.5) indikativ für eine Abhängigkeit von einer Reibung beim Blechwarmumformen sind und/oder die Umformergebnisse (2.6) indikativ für eine Abhängigkeit von einer Werkzeugtemperatur beim Blechwarmumformen sind und/oder die Umformergebnisse indikativ für eine zu erwartende Prozesssicherheit, einer Robustheit und/oder Sensitivität der Umformung und/oder Gefügeumwandlungsvorgänge sind.
12. Verfahren zur Blechwarmumformung eines Metallblechs, insbesondere eines Stahlblechs, zur Herstellung eines warmumgeformten Blechbauteils, wobei die Blechwarmumformung unter Berücksichtigung der nach einem der vorgenannten Ansprüche ermittelten Umformergebnisse durchgeführt und/oder gesteuert wird.
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