3D-Volumensimulation des Umformprozesses: Realität (rechts) und Simulation (Mitte) sind praktisch nicht zu unterscheiden.
Foto: Stampack

Software

Werkzeugbau: Simulation ersetzt die Probierpresse

Konstruktionsbüros, die Folgeverbundwerkzeuge auslegen und konstruieren, können mit einer Simulationssoftware die Probierpresse ersetzen.

Die Methodenplanung eines Folgeverbundwerkzeugs erfordert Fachwissen, Erfahrung beim Planer und eine Probierpresse, sofern die Methode nicht bereits durch Simulation abgesichert werden kann. Der im Werkzeugbau schon seit Längerem beklagte Fachkräftemangel wird seit einiger Zeit zusätzlich durch die Altersstruktur der Belegschaft verschärft. Erfahrene Fachkräfte gehen in den Ruhestand, während deren Nachfolger nicht einmal zahlenmäßig die hinterlassene Lücke schließen können. Zudem gehen mit jedem Ruheständler mehrere Jahrzehnte Erfahrung verloren und die „Nachrücker“ brauchen ihre Zeit, bis sie diese erlangen.

Als Lösung für diese Problematik können erfahrene Konstruktionsbüros wie Makoplan aus dem rheinhessischen Jugenheim eingeschaltet werden. Makoplan konstruiert zum Beispiel komplexe, werkzeugintegrierte Transfers mit Teiledrehen und Platinensortierer. „Allein durch eine optimierte Platinenschachtelung haben wir einem Kunden gegenüber dem nächsten Anbieter 65.000 Euro Materialersparnis eingebracht. Der Prozess fährt nun vollautomatisiert über Linearachsen mit 18 Hub pro Minute“, erläutert Ralf Schneider. Der Makoplan-Geschäftsführer ergänzt: „Mit solchen Lösungen können wir uns gegenüber dem Wettbewerb immer wieder abheben.“

Oft sind es gerade die schwierigen Aufgaben, die bei Konstruktionsbüros landen. Ob dann ein Umformprozess wie geplant funktioniert oder nicht, hängt oft von Nuancen ab, die der Konstrukteur schwer voraussehen kann. Zudem wird heute bei der Umformung oft an die Grenze dessen gegangen, was die Festigkeit und Dehnfähigkeit des Materials hergeben.

Eine der größten Herausforderungen für den Konstrukteur besteht mittlerweile in der Variantenvielfalt der Werkstoffe: „Früher konnte man ein gängiges S-420- oder S-360-Blech, gleichgültig ob das zwei, vier oder acht Millimeter dick war, aufgrund der Erfahrung relativ gut einschätzen“, erklärt Ralf Schneider. „Heute bekommen wir jeden Tag einen anderen Werkstoff auf den Tisch. Ob der dann dünn oder dick ist, ob mit oder ohne Datenblatt – wenn man noch keine praktische Erfahrung mit ihm gesammelt hat, ist das auch für den besten Konstrukteur ein wenig Glückssache.“

Um hier dem Glück auf die Sprünge zu helfen, entschied sich der Makoplan-Geschäftsführer 2011 für die Investition in die Simulationslösung Stampack.

Die Werkstoffvielfalt ist die Herausforderung für den Konstrukteur

Stampack ist eine Software-Lösung für die Metallumformung. Zum Funktionsumfang gehören insbesondere Tools für das Abstreckziehen, das Umformen dickwandiger Bleche, zur schnellen Rückfederungs- und Kompensationsermittlung, zum Streckziehen von Blechen und Profilen sowie weitere spezielle Umformverfahren. Die Software ist für Produktentwickler und Methodenplaner gleichermaßen bestimmt. Vorkenntnisse und Erfahrungen in der FEM sind nicht erforderlich. Die meisten Abläufe in Stampack sind vereinfacht dargestellt und automatisiert.

Bereits seit 2003 kommt Stampack beim InKo-Ingenieurbüro für Industriekonstruktion GmbH Zwickau in Bärenwalde zum Einsatz. Die Sachsen verfolgen mit der Simulationslösung das Ziel, den Tryout-Aufwand zu reduzieren und die Platinenermittlung komplett mit Stampack durchzuführen. „Vor Stampack haben wir bei kritisch eingestuften Umformprozessen parallel zur Methodenplanung Hilfswerkzeuge zur Simulation der Umformprozesse gebaut“, blickt InKo-Geschäftsführer Uwe Hallbauer zurück. „Diese zusätzlichen Aufwendungen haben wir aus dem Konstruktionsprozess eliminiert. Stampack bringt uns also Zeitersparnis und Kostenreduktion.“

Bei InKo schätzt man vor allem das Preis-Leistungs-Verhältnis sowie die Offenheit des Systems mit Blick auf die Netzerzeugung, die Materialdatenbank sowie die Tatsache, dass es sich um eine Vollversion handelt, für die keine zusätzlichen Module für verschiedene Anwendungsfälle nötig sind. Stichwort Anwendungsfälle: InKo setzt Stampack im Zuge von Aufträgen der Kunden – große Zulieferer ebenso wie mittelständische Werkzeugbauer – unter anderem bei der Simulation von Dickblech, Tiefziehprozessen und Crashformen ein.

Bei der Felsner Stanztechnik GmbH sieht Geschäftsführer Uwe Hallbauer einen Vorteil darin, dass durch die Anwendung von Stampack dank der Materialdatenbank in der Regel nur noch Tuschierarbeiten sowie maximal eine Änderungsschleife erforderlich sind. Hallbauers Geschäftsführer-Kollege Gunter Felsner vertraut der Simulationslösung seit zwei Jahren: „Für uns steht die breite Anwendbarkeit der Software im Vordergrund. Gerade in der Kombination aus Preis und Anwendungsgebieten ist Stampack optimal für uns.“ Zum Einsatz kommt Stampack im österreichischen Navis vor allem bei großflächigen Bauteilen im Dünnblechbereich – aktuelle Anwendungen betreffen Bandbreiten bis 1.000 mm und Banddicken von 1,00 mm bis 4,00 mm. „Das Feedback der Werkzeugbauer auf Stampack ist generell sehr gut.Die Umformungen haben alle funktioniert, auch die extrem grenzwertigen“, unterstreicht Gunter Felsner. „Die Grundidee der Umformung kommt zwar immer noch ‚aus dem Bauch‘ heraus, die Simulationslösung kann unsere Ideen aber absichern.“ Investiert wurde in die Software, weil man mit der Vergabe von Simulationen an Dienstleister wenig flexibel war.

Simulation zur Absicherung der Auslegung

Ein wesentlicher Aspekt bei der Anschaffung von Stampack war für Gunter Felsner zudem die Nähe zu Men at Work, dem Distributor von Stampack. Das badische Systemhaus hat sich als CAD/CAM-Dienstleister im Umfeld der Automobilindustrie mit Fokus auf den Werkzeugbau erfolgreich am Markt etabliert und vertreibt und betreut auch die CAD/CAM-Lösung Visi, die Felsner und Makoplan ebenfalls einsetzen. Während Uwe Hallbauer den Service von Men at Work lobt, hebt Ralf Schneider die „gepflegte Kundennähe und den damit verbundenen praxisnahen Support“ des Systemhauses hervor.

Ein weiterer signifikanter Vorteil von Stampack besteht darin, dass damit die Methoden, die bisher nur in den Köpfen sind, validiert werden. Das wird zwar auf Kundenseite immer mehr zum Thema, aber nur von den wenigsten Konstruktionsbüros angeboten. „Ähnlich wie vor rund 20 Jahren mit Catia stellt Stampack heute für uns ebenfalls eine Eintrittskarte dar. Denn wenn die Kunden feststellen, dass sie mehr Sicherheit, weniger oder keine Tryout-Kosten und Hardwareänderungen haben, werden sie das auch honorieren“, fasst Ralf Schneider zusammen. „Außerdem sparen wir auch Zeiten in der Konstruktion - denn Nacharbeiten von Ziehformen bedeutet nicht nur physikalisch in der Werkstatt nachfräsen, sondern auch in der Konstruktion muss die Form am Rechner überarbeitet werden. Wir sind davon überzeugt, dass über diese Einsparpotenziale die Investition in Stampack mehr als abgedeckt wird.“

Und quasi als „I-Tüpfelchen“ stellt Stampack zudem noch eine innovative Lösung gegen den Fachkräftemangel dar. Letzlich verkürzt sich auch die Einarbeitungszeit junger Mitarbeiter durch den Einsatz von Simulationssoftware.

Die Firmen

Makoplan in Jugenheim ist als Konstruktionsbüro auf Umformtechnik für dickere Materialien,sowie hochfeste und Edelstähle spezialisiert. Die 11 Mitarbeiter übernehmen sowohl die Konstruktion von Stanzteilen oder -baugruppen, als auch die Prozess- und Methodenlösungen.

Das InKo-Ingenieurbüro für Industriekonstruktion GmbH in Bärenwalde / Zwickau beschäftigt fünf Mitarbeiter. Als Leistungen bietet man Umformsimulation, Methodenplanung, Werkzeugkonstruktion und Zeichnungsableitung an. Zu den Referenzkunden von InKo gehören u.a. Aweba Werkzeugbau und Brose Fahrzeugteile.

Felsner Stanztechnik GmbH aus dem österreichischen Navis bietet Leistungen rund um die Entwicklung und Konstruktion in den Bereichen Stanzen und Umformen. Die Angebotspalette der Tiroler mit ihren aktuell sieben Mitarbeitern umfasst Simulation und Methodenplanung, Werkzeugkonstruktion sowie das flexible Stanzen vom Band.

Foto: Stampack

Software

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Foto: Fronius

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