Robustheitsanalyse

Bei der Robustheitsanalyse wird die Stabilität des Tiefziehprozesses bei vorgegebenen Prozessbedingungen untersucht. Im Produktionsalltag ist es möglich, dass produzierte Bauteile an einem Tag einwandfrei sind, am nächsten Tag jedoch Probleme auftreten, obwohl sich die Produktionsbedingungen scheinbar nicht geändert haben. Der Grund dafür sind Streuungen und Variationen im Umformprozess.

Unter realen Produktionsbedingungen gibt es beträchtliche aber unvermeidbare und unkontrollierbare Schwankungen der Tiefziehparameter. Diese Schwankungen lassen sich in zwei Klassen einteilen:

  • Streuung der Umformprozessparameter
    zum Beispiel Ziehsicken-Rückhaltekraft, Verrundungen durch Werkzeugverschleiβ, Schwankungen des Blechhalterdrucks verursacht durch den Pressenzustand, Schwankungen bei der Schmierung, etc.
  • Streuung der Materialeigenschaften
    zum Beispiel Streckgrenze, Zugfestigkeit und r-Werte, die je nach Coil und Zulieferer variieren

Um die Auswirkung der Streuvariablen auf den Umformprozess zu untersuchen, wird eine Robustheitsanalyse durchgeführt. Der Benutzer definiert einen Streubereich für jede Streuvariable in Form eines Mittelwertes und der zugehörigen Standardabweichung. Basierend auf diesem Streubereich wird eine Reihe von Simulationen durchgeführt. Alle vorliegenden Simulationen werden dann ausgewertet, indem eine identische Analyse wie bei der Sensitivitätsanalyse erfolgt. Allerdings basiert die Analyse nun auf der Streuung der Streuvariablen und nicht mehr auf Basis der Designparameter. Somit wird eine Qualitätsfunktion berechnet, die von den Streuvariablen abhängt. Bei einer Robustheitsanalyse wird verifiziert, ob ein Umformprozess stabile Ergebnisse unter Einfluss von alltäglicher Streuung verschiedener Parametern liefert.

Streuvariable für eine Robustheitsanalyse
Eingabeschema der Streuvariablen für eine Robustheitsanalyse
Robustes Prozessfenster bei der Robustheitsanalyse
Die Robustheitsanalyse erlaubt die Definition eines stabilen und fähigen Prozesses

Wenn man den Einfluss und die Sensitivität der Streuvariablen kennt, kann der Umformprozess entsprechend gestaltet werden, sodass

  • die Streuung die gewünschte Ergebnisqualität nicht beeinträchtigt.
  • der Ausschuss minimiert und gleichzeitig die Effizienz der Produktion erhöht wird.
  • Toleranzgrenzen für die Qualitätskontrolle des Materials definiert werden können.

Das Ergebnis wird benutzt, um die Stabilität und Fähigkeit des Umformprozesses bezüglich der ausgewählten Streuvariablen vorherzusagen. Durch die Robustheitsanalyse kann der Anwender das robuste Prozessfenster bestimmen, das die besten Umformbedingungen unter Berücksichtigung von Streuvariablen enthält.

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Software für Produkt- und Tiefziehwerkzeugentwicklung

Software für die Auswertung und Verbesserung der Robustheit von Bauteilen und Blechumformprozessen