Forschungsberichte

Beurteilung der Ausprägung von Anhau- und Nachlaufkanten mit Hilfe der FEM

 

Martin Hahn

153 Seiten 0 Abbildungen Hieronymus Buchreproduktions GmbH, München, 2004 ISBN 3-89791-342-9

Der Qualitätseindruck eines Fahrzeugs wird maßgeblich von der perfekten Oberflächenqualität der Blechbauteile sichtbarer Karosserieflächen bestimmt. Durch Effekte, die bei der Produktion an diesen Bauteilen auftreten, kann dieser Eindruck negativ beeinflusst werden. Das Qualitätsrisiko, das sich aufgrund von Anhau- und Nachlaufkanten ergibt, ist ein Beispiel für solche Effekte.

In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich das phänomenologische bekannte Problem der Anhau- und Nachlaufkanten in Einzeleffekte separieren lässt, um damit eine objektive Bewertbarkeit und Ursachenermittlung zu ermöglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die im unlackierten Blechbauteil sichtbaren Mängel (wie eine veränderte Rauigkeitsstruktur) nicht die gleichen sind, die im lackierten Zustand sichtbar sind (wie Hohlzug, Versatz, Blechdickengradient etc.).

Das Problem der Anhau- und Nachlaufkanten kann als eine Kombination von fünf Effekten verstanden werden:

  • Hohlzug
  • Lokale Ausdünnung
  • Versatz
  • Welligkeit
  • Veränderung der Oberflächenfeinstruktur

Die für die Bauteil- und Werkzeugentwicklung bislang in der Praxis eingesetzten Lokalisierungsmöglichkeiten konnten in dieser Arbeit verifiziert und präzisiert, ferner konnte ein neues praxisnahes und genaues Kriterium auf Basis der Flächenpressung hinzugefügt werden.
Weiterhin ließ sich zeigen, dass man mit der Methode der finiten Elemente in der Lage ist, die aus der Praxis bekannten Effekte auch virtuell abzubilden. Es konnte aufgezeigt werden, dass Geometrieparameter (Radius, Knickwinkel) maßgeblich für die Ausprägung von Anhau- und Nachlaufkanten verantwortlich sind und daher die frühzeitige Lokalisierung und Abschätzung der Ausprägung der Effekte in der Bauteil- und Werkzeugentwicklungsphase von entscheidender Bedeutung für eine zeit- und kostengünstige Bauteil- und Werkzeugentwicklung sind.
Die sichtbaren Effekte Hohlzug, Versatz und Blechdickengradient sind mittels FE-Simulation gut darstellbar. (Nur bei Bauteilen aus Aluminium konnten gewisse Restrisiken in Form der Welligkeitsveränderung identifiziert werden, die nicht mittels FE-Simulation direkt abgebildet werden können.) Die Ergebnisse der Simulation deckten sich dabei weitgehend mit der Realität. Damit kann die entwickelte Methode in Zukunft auch einen wichtigen Beitrag für eine zeit- und kostenoptimierte Bauteil- und Prozessentwicklung leisten und zur Sicherstellung einer perfekten Oberflächenqualität der sichtbaren Karosserieflächen zukünftiger Fahrzeuge beitragen.

(Die Ergebnisgenauigkeit bei der Anwendung der Simulationstechniken beeinflussen in erster Linie Diskretisierungsfehler. Mit einer notwendigen feinen Diskretisierung stößt man bzgl. der Rechenzeiten und des Speicherbedarfs bei den heute im industriellen Umfeld eingesetzten Rechnern an Grenzen, was den Einsatz und Erfolg dieser Methoden noch einschränkt.)