Symulacje tłoczenia stali wysokowytrzymałościowych w Adam Opel AG


Opel-Sukcesy-Klientów-Tłoczenie-blach-kompozytów

W niniejszym artykule opisano wprowadzenie nowej strategii projektowania, która pozwala zoptymalizować finalny kształt tłoczonych części oraz przyspieszyć cały proces produkcyjny.

W związku z nowymi regulacjami dotyczącymi emisji CO2 sektor transportowy zmuszony jest poszukiwać innowacyjnych rozwiązań w zakresie produkcji coraz lżejszych pojazdów o mniejszym zużyciu paliwa przy jednoczesnym zachowaniu rygorystycznych wymogów bezpieczeństwa. W branży motoryzacyjnej jednym ze sposobów redukcji masy pojazdów jest korzystanie z coraz  lżejszych materiałów oraz elementów konstrukcyjnych o jeszcze mniejszych grubościach.

OPEL AG, jeden z największych europejskich producentów samochodów, rozpoczął badania nad możliwością zastąpienia dotychczas stosowanych gatunków stali cieńszymi blachami ze stali o podwyższonej wytrzymałości (AHSS). Kierunek tych badań okazał się bardzo obiecujący. Stale AHSS wykazują bowiem szereg zalet, dzięki którym produkowane z nich części cechuje większa wytrzymałość, zmniejszony koszt produkcji oraz niższa masa. Jednak procesy formowania blach ze stali AHSS są bardziej wymagające przede wszystkim z racji tendencji do zjawiska powrotu sprężystego.

We współpracy z ESI firma OPEL przystąpiła do opracowania procesu mającego na celu wyeliminowanie zjawiska deformacji i powrotu sprężystego podczas formowania blach ze stali AHSS. Po pierwsze zastąpiono dotychczasowy prosty kształt narzędzia o promieniu zaokrąglenia 10 mm zmiennym promieniem zaokrąglenia o kształcie „podwójnego S”.

Ten projekt zakończył się dla nas wielkim sukcesem dzięki współpracy pomiędzy firmą Opel, firmą Thyssen Krupp System Engineering oraz firmą ESI. Pozwolił nam przewidywać i kontrolować odkształcenia i w efekcie skutecznie wykluczać niekorzystne zjawiska podczas tłoczenia części ze stali AHSS. Udało nam się sprostać wyzwaniom dotyczącym optymalizacji geometrii.”

Dr. Niels Koch – Project Leader Advanced Manufacturing Technologies, Adam Opel AG

Inżynierowie z firmy OPEL wykorzystali oprogramowanie ESI PAM-STAMP, aby zaprojektować, ocenić i zoptymalizować nowy, bardziej złożony kształt narzędzia. Pod uwagę wzięto także wpływ siły dociskacza na zjawisko powrotu sprężystego. Na podstawie przeprowadzonych symulacji ustalono, że optymalnym wariantem jest zastosowanie trzech promieni zaokrągleń w sekwencji 2-10-2 mm w miejsce pierwotnego promienia o wartości 10 mm.

Symulacje wykazały, że proces realizowany z zastosowaniem nowej geometrii pozwoli na zmniejszenie odchyłek od nominalnego kształtu części i wszystkie wymiary znajdą się w granicach tolerancji. Co ciekawe, wbrew wcześniejszym założeniom, wykazano, że w tym procesie pozytywny efekt da zmniejszenie a nie zwiększenie siły dociskacza. Zmniejszenie siły dociskacza skutkowało dalszą redukcją zjawiska powrotu sprężystego.

W celu weryfikacji otrzymanych wyników przeprowadzono próby w warunkach produkcyjnych, gdzie porównano geometrię z rzeczywistego procesu z geometrią obliczoną przez oprogramowanie ESI PAM-STSAMP.

Dane uzyskane z pomiarów geometrii rzeczywistego procesu potwierdziły wysoką zgodność z wynikami otrzymanymi z symulacji w oprogramowaniu ESI PAM-STAMP. Bazując na pozytywnych rezultatach badań firma OPEL podjęła decyzję o kontynuowaniu prac na wdrażaniem nowych gatunków stali AHSS do swoich procesów produkcyjnych.

O firmie Adam Opel AG

Adam Opel AG jest jednym z największych producentów samochodowych w Europie. Firma została założona w 1862 roku, w Rüsselsheim(Niemcy) przez Adama Opla. Obecnie  wraz z marką siostrzaną Vauxhall sprzedaje rocznie ponad milion pojazdów.  W 2014 roku Opel został uznany za trzeciego największego producenta samochodów osobowych w Unii Europejskiej.  Firma posiada aktualnie  12 fabryk oraz 4 ośrodki badawczo-rozwojowe w ośmiu europejskich państwach i zatrudnia  34 500  pracowników w Europie, z czego ponad  16 500 w samych Niemczech.

Galeria