Page 16 - Stil 02 2017
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Simulieren geht über probieren
Drei Beispiele, wie im Salzgitter-Konzern virtuelle Rechenmodelle Forschungsexperimente ergänzen und sogar teilweise ersetzen können – bei Prozessen, Bauteilen und Werksto en
PROZESSE – Beispiel Warmwalzen: Mikrolegierte Stähle werden virtuell verbessert Mikrolegierte Stähle wie die Güte SZBS800 sind für viele Fahrzeugbauteile heute Standard. Obwohl sie nur mit kleinsten Mengen von z. B. Niob,
Titan oder Vanadium legiert werden, beein ussen nanometergroße Ausscheidungen dieser Mikro- legierungselemente die Festigkeit des Stahls maßgeblich. Beim Warmwalzen von Grobblech oder Warmbreitband müssen aber Temperaturen und Umformschritte genau auf die Legierung abgestimmt werden. Das hierfür ideale Prozess- fenster wird über viele kostenintensive Labor- oder Betriebsversuche ermittelt.
Computersimulationen sollen bald die Zahl
der nötigen Versuche reduzieren, indem sie die
zu ermittelnden Parameter eingrenzen oder
sogar festlegen. Dazu entwickelt seit Mitte 2014 ein vierjähriges Kooperationsprojekt der SZMF
in Duisburg und Salzgitter mit der TU Wien ein Simulationsprogramm, das die Entwicklung der inneren Struktur mikrolegierter Stähle nach belie- bigen Umform- und Temperaturschritten vorher- zusagen vermag.
Ergänzend dazu arbeitet die Abteilung Prozess- analyse und Numerische Simulation der SZMF an einem „Optimierer“. Er soll beliebige Variationen von Temperaturen und Umformungen am Rech- ner erproben und automatisch nach der rechne- risch besten Einstellung suchen, um aus gleicher Legierungszusammensetzung bessere Eigenschaf- ten des Stahls zu erzeugen.
Nachdem die So ware durch Laborversuche angepasst und anhand komplexer Walzversuche
in Duisburg überprü  wurde, wird nun noch am „Feinschli  “ gearbeitet. Ein Schwerpunkt sind Betriebsversuche zur Validierung der Vorhersagen.
Im Automobilbau können Funktion und Sicherheit von Bauteilen erforscht werden, ohne Prototypen zu bauen und ohne Crashtests. Es genügen u. a. Materialdaten und passende Rechenmodelle
BAUTEILE – Beispiel Automobilbau:
Ohne Crashtest: 17 % leichter, genauso sicher Zusammen mit der AUDI AG reduzierte die Abteilung Engineering und Simulation der SZMF- Anwendungstechnik das Gewicht des Türauf- prallträgers im A7 um 17 %, ohne Sicherheit und Komfort zu beeinträchtigen. Der Türaufprallträger setzt bei einem seitlichen Zusammenstoß der aufprallenden Masse möglichst viel Kra  entgegen. Diese Eigenscha  lässt sich im Experiment oder virtuell mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) prüfen und optimieren.
Letztere beginnt mit der Aufnahme von Materi- alkennwerten. Dabei wird maßgeblich geprü , bei welcher Spannung sich der Stahl verformt und in welchem Maße er hierbei fester wird. Diese Daten nutzt die SZMF als Eingangsgröße zur Berechnung mit der FEM. Zwar kann nicht die Verformung des ganzen Türaufprallträgers auf einmal berechnet werden, wohl aber die einzelner Dreieck- oder Viereck-Elemente der Konstruktion. Aus der Verknüpfung dieser Teilergebnisse lässt sich auf das Verformungsverhalten der gesamten Bauteil- geometrie schließen.
Mit diesem Verfahren prognostizieren Auto- mobilbauer die Herstellbarkeit, die Bauteileigen- scha en und das Crashverhalten, noch bevor
auch nur ein Teil gefertigt wird. Folglich sind nur Materialdaten notwendig, um das Potenzial einer neuen Stahlgüte zu bewerten. Diese Daten können Kunden unter werksto ennwerte@salzgitter-ag.de kostenlos abfragen.
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