Mithilfe einer FEM-Berechnung durften wir bei der genauen Ermittlung der erforderlichen Kräfte für eine hydraulische Presse unterstützen und so einen Beitrag zur optimalen Auslegung einer neuen Anlage leisten.
Seit über 40 Jahren ist Haginger ein kompetenter Ansprechpartner in der Halbzeug-Industrie. Haginger entwickelt, konstruiert und fertigt Maschinen und Anlagen für die Herstellung von Hartmetallstäben und Rohren, Stangen und Profilen aus verschiedenen Materialien.

Was bedeutet „nichtlinear“ in dieser Berechnung?

In vielen Standardanwendungen der Industrie reicht eine lineare Betrachtung aus: Die Geometrieänderungen sind so gering, dass sich Kraftangriffspunkte kaum verschieben (geometrische Linearität), und das Material verbleibt im rein elastischen Bereich (materiale Linearität).

Bei diesem Umformprozess stößt diese Vereinfachung jedoch an ihre Grenzen. Hier bezieht sich die Nichtlinearität auf das reale, physikalische Systemverhalten: Der Zusammenhang zwischen der aufgebrachten Presskraft und der Verformung verläuft nicht mehr proportional. Für die exakte Kraftermittlung wurden daher zwei entscheidende Effekte berücksichtigt:

• Geometrische Nichtlinearität (große Verformungen): Bei tiefgreifenden Umform- und Pressvorgängen verändert sich die Geometrie des Bauteils massiv. Die Verformungen und Verschiebungen sind so groß, dass der Kraftangriff und die Gleichgewichtsbedingungen stetig an der bereits verformten Geometrie berechnet werden müssen.

• Materialplastifizierung: Das Material wird gezielt weit über seine Fließgrenze hinaus belastet und dauerhaft plastisch verformt – erst diese realistische Abbildung des Fließverhaltens ermöglicht die genaue Berechnung der benötigten Presskraft.

Ergebnis

Die Simulation lieferte nicht nur den exakten Verlauf der benötigten axialen Presskraft über den gesamten Verformungsweg, sondern auch die finale Bauteilgeometrie des Rohres. Da sich das Werkstoffvolumen beim Zurückfahren des Presswerkzeugs teilelastisch entspannt, wurde diese Rückfederung („Springback“) direkt berücksichtigt, um die endgültige Form präzise zu ermitteln.