Die übliche Weise, einen Prozess zu optimieren hinsichtlich Materialeffizienz, also weniger Einsatzmaterial, weniger Abfall, weniger Ausschuss, läuft wie folgt ab:
Belastungsoptimierte Bauteile besitzen nur so viel Material wie nötig. Z.B. lassen sich durch flexibles Walzen Blech-Platinen herstellen, die die Materialverteilung der Belastung des Bauteils im Betrieb anpasst. Die meisten Produkte sind heute noch nicht belastungsoptimiert. Mit flexiblen Umformverfahren lassen sich völlig neue, materialschonende Produkte herstellen. LASSO ME hat große Erfahrungen mit flexiblen Umformprozessen und darüber hinaus Kontakte zu anderen Forschungsinstituten, die ebenfalls belastungsoptimierte und maßgeschneiderte Produkte entwickeln.
Eine andere Methode, Potenzial einzusparen, besteht in der Belastungsanalyse eines Produktes. Hierzu wird das Bauteil auf einen virtuellen Prüfstand gebracht, das alle im wirklichen Betrieb vorkommenden Belastungen nachstellt.
Das Ergebnis ist eine Spannungsanalyse, aus der hervorgeht, wo das Bauteil überdimensional oder zu schwach ausgelegt ist. LASSO ME kann danach eine hinsichtliche Belastung und Materialeinsatz optimierte Geometrie des Bauteils berechnen. Auch die Lebensdauer eines Produktes kann auf diese Weise erhöht werden. Zur Berechnung der Lebensdauer setzt LASSO ME das Programm " ...." ein.
Das wesentliche des Programmpaketes CAOT besteht in einer automatischen Bewertung der Ergebnisse und einer automatischen Änderung der Einflußparameter zur Verbesserung der Ergebnisse. Das Optimierungsprogramm benötigt ein numerisches Modell zur Beschreibung des zu optimierenden Prozesses. Dieses Modell kann zum Beispiel ein FEM Programm oder ein empiresches Modell sein.
(siehe Bild)
Durch falsche Auslegung von Prozessketten (z.B. Walzstraßen) können einzeln Aggregate frühzeitig ausfallen, z. B. durch zu hohem Verschleiß. Durch Optimierung der gesamten Prozesskette läßt sich dieses Problem beheben und auf diese Weise Material und Energie einsparen.
Optimierungsziel: gleichmäßige Leistungsaufnahme in allen 9 Gerüsten durch Variation der Walzenzustellung. Restriktionen: Gerüstbeschränkungen hinsichtlich F.P.W. (Force, Power, Work); Bestimmte Temperatur nach dem 7. Stich; Endgeometrie
Materialeffizienz beim Ziehen von Drähten und Stäben liegt in der optimalen Auslegung der Ziehstrecken und der Optimierung der Ziehwerkzeuge. Durch geringe Änderungen der Ziehholgeometrien lassen die Lebensdauer der Werkzeuge und die Eigenschaften der gezogenen Produkte deutlich verbessern (z.B. Abbau von ungünstigen Eigenspannungen oder Erzeugung von nützlichen Druckeigenspannungen in der Oberfläche.
Optimierungsziel: Reduziere durch Variation der Designparameter die oberflächennahen Zugspannungen ohne die Druckspannungen im Kern zu verschlechtern!
Restriktionen: Zugspannungen [0..800 N/mm2],
Druckspannungen [-800..-600 N/mm2]
Optimierungsziel:
Reduzierungen der Zugspannungen durch Variation der Werkzeuggeometrie
Restriktion:
Keine Verschlechterung der Kerndurchschmiedung
Ein Großteil des Produktionsausschusses ist verursacht durch die Nichteinhaltung der mechanischen Eigenschaften der produzierten Produkte. Diese fehlerhaften Eigenschaften haben ihre Ursache im Gefüge des Werkstoffes, das während des Produktionsprozesses verändert wird. Die moderne Simulationstechnik ist in der Lage, durch Einbindung von Materialmodellen in die FEM die Gefügeentwicklung während der Umformung und Wärmebehandlung zu simulieren und zu optimieren.
Optimierungsziel:
Homogene Struktur mit mehr als 70% DRX-Rate in den kritischen Bereichen durch Variation des Werkzeugdesigns
Viele Bauteile benützen viel zu viel Material. Oft können bis zu 30% und mehr eingespart werden, ohne die Funktionalität des Bauteils zu beinträchtigen.
Optimierungsziel:
Minimale Durchbiegung bei gegebener Kraft
Restriktion:
Gewicht kleiner als im Ausgangszustand (100%).
