Phänomenologische Erfassung und quantitative Analyse von Größeneffekten
bei der Miniaturisierung von laserunterstützten Massivumformprozessen
mit FE Methoden

Dipl.-Ing. Sven-Eric Hilpert, Laboratorium Fertigungstechnik (LaFT), Universität der Bundeswehr Hamburg

1. Problemstellung und Ziele des Vorhabens


2. Größeneffekte bei der Skalierung von Fertigungsprozessen

In Abbildung 4 sind exemplarisch zu erwartende Größeneffekte und Wechselwirkungen bei der Skalierung von Fertigungsprozessen dargestellt. Hierbei wurde keine Unterteilung in wechselseitige Abhängigkeiten der Effekte untereinander vorgenommen (Klassifizierung Größeneffekte 1. und 2. Ordnung), da diese sich erst in gezielten Untersuchungen feststellen lassen. Von erhöhtem Interesse sind allerdings die Bedingungen, unter denen diese Größeneffekte bei der Skalierung von Umform- oder Zerspanprozessen messbar auftreten (qualitative Analyse) und sich dadurch bemerkbar machen, dass einerseits eine nichtlineare Entwicklung der Parameter zu verzeichnen ist, andererseits definitive Abweichungen zwischen experimentellen Versuchen und simulatorischen Analysen beispielsweise mit der FEM auftreten (quantitative Analyse).

Bei der qualitativen Analyse interessieren primär die Randbedingungen, unter denen sich die Effekte bemerkbar machen, also beispielsweise Gefügestruktur, Oberflächengüte, Oberflächen-Volumen-Verhältnis oder Strukturgröße, da hierdurch auf vergleichbare Fertigungsverfahren geschlossen werden könnte. Dadurch lassen sich Analogien zum Mikro-Zerspanprozess bilden, wenn die Vorgänge in der Scherzone primär als Umformvorgang mit integriertem Trennkriterium für die Spanbildung aufgefasst werden. Die quantitativen Auswirkungen umfassen dann die Größenordnung der Effekte, die Ausdehnung auf verschiedene Parameter (Tribologie, Formfüllungsverhalten, Bearbeitungskräfte,...) sowie Abweichungen zwischen der makromechanischen Modellbildung und der Mikroformgebung bzw. -zerspanung.


3. Vorgehensweise


4. Zusammenfassung und Bewertung