Hybrides Werkstoff-Modell für beste Schweißergebnisse ohne Feldversuche

Hybrides Werkstoff-Modell für beste Schweißergebnisse ohne Feldversuche

Hybrides Werkstoff-Modell für beste Schweißergebnisse ohne Feldversuche

Beim eklatanten Fachkräftemangel gerade in der Schweißtechnik helfen nur noch Automatisierung und Digitalisierung. Einen Beitrag dazu soll das HyTraCra-Projekt leisten, das für Hybride Werkstoffmodelle für die Traglast- und Crash-Simulation steht. In der Praxis bedeutet dies: aufwendige Schweiß- und Zugversuche sollen durch numerische Simulationen ersetzbar werden.

Digitalisierung und Automatisierung funktionieren aber nur, wenn die Simulation die Praxis ausreichend gut wiedergibt. Ziel des aktuellen ZIM-Projektes ist daher, eine robuste und kostengünstige Vorgehensweise zur Ermittlung von konsistenten Materialdaten zu mechanischen Eigenschaften, wie E-Modul, Zugfestigkeit und Bruchdehnung sowohl für die Schweiß- als auch für die Crash-Simulation zu ermitteln. Die Schweißstruktur-Simulation ermöglicht u. a. die Berechnung des Gefüges nach dem Schweißen. Die Crash-Simulation kann die mehrphasige heterogene Materialstruktur nach dem Schweißen aber bisher nicht verwenden. Das will das TIME gemeinsam mit Dr.-Ing. Tobias Loose lösen.

 

Simulation spart Unternehmen Zeit und Kosten

„Derzeit fehle es an durchgängigen Materialkarten für die Schweißstruktur- und die Crash-Simulation, um phasenabhängige Grenzlasten in Abhängigkeit der Gefügeumwandlungen festzulegen“, weiß TIME-Projektleiter Tobias Girresser. „Unsere Arbeiten sollen daher die Grundlage für den Prototyp eines hybriden Softwaretools bilden.“ Das Technologie-Institut für Metall & Engineering (TIME) in Wissen/Rheinland-Pfalz beherrscht beides: das echte Schweißen sowie die Simulation. „Also können wir verlässlich validieren, ob Theorie und Praxis übereinstimmen“, so Girresser. Denn TIME gehört zu den wenigen Einrichtungen in Deutschland, die sich überhaupt mit Schweißstruktur-Simulation beschäftigen.

Girresser: „Wer Prozesse simulieren kann, spart massiv bei praktischen und kostenaufwendigen Versuchen.“ Im Projekt sollen in der Hauptsache zwei Aspekte zum Tragen kommen: die Materialdaten-Erstellung für die Schweißstruktur-Simulation mit phasenabhängigen Belastungsgrenzkriterien unter Berücksichtigung von Gefügeumwandlungen und die Materialdaten-Erstellung für die Crash-Simulation auf der Grundlage der Materialdaten aus der Schweißstruktur-Simulation.

 

Software-Tool soll Materialkarten erstellen helfen

„Der Prototyp I wird bereits eine erste Auswertungsmethode enthalten, die das mehrphasige Materialmodell aus der Schweißsimulation in ein einphasiges Materialmodell mit Versagenskriterium für die Crashsimulation überführt und dabei die Materialzustände im Naht- und Wärmeeinflusszonenbereich abdeckt“, erklärt Herr Dr. Loose. Damit soll es gelingen, aufwendige Schweiß- und Zugversuche durch numerische Simulationen zu ersetzen. TIME-Projektpartner dabei ist die Dr. Loose GmbH aus Walzbachtal, welche auf die schweißtechnische Analyse und Beratung von Unternehmen spezialisiert ist. Dort ist federführend verantwortlich Herr Dr. Tobias Loose mit seiner langjährigen Erfahrung im Bereich der numerischen Berechnung für das Schweißen.

Durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie marktorientierte technologische Forschungs- und Entwicklungsprojekte der innovativen mittelständischen Wirtschaft in Deutschland. Damit sollen Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit von Firmen nachhaltig unterstützt werden.

Kleine und mittelständische Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die mit ihnen zusammenarbeiten, erhalten Zuschüsse für anspruchsvolle Forschungs- und Entwicklungsprojekte, die zu neuen Produkten, technischen Dienstleistungen oder besseren Produktionsverfahren führen. „Wesentlich für eine Bewilligung sind der technologische Innovationsgehalt sowie gute Marktchancen der geförderten FuE‑Projekte“, sagt Dr. Ralf Polzin, Geschäftsführer von TIME in Wissen.