Sensitivitätsanalyse

Die Sensitivitätsanalyse erlaubt die Definition eines stabilen Prozessfensters und wird in der Konzepterstellung eines Umformprozesses angewandt. In der frühen Phase der Produktentwicklung, zum Beispiel während der Bauteilkonstruktion, der Werkzeugkonstruktion oder der Methodenplanung, müssen Ingenieure Entscheidungen treffen, um die Werte vieler Designparameter zu definieren.

  • Bauteilradien
  • Geometrie des Blechhalters
  • Geometrie der Ankonstruktion (zum Beispiel Stempel und Werkzeugradien)
  • Einsatz und Position der Ziehsicken
  • Blechhalterkräfte, etc.

Diese Entscheidungen beeinflussen die Güte des Tiefziehprozesses direkt und beruhen hauptsächlich auf Firmenstandards und Erfahrungswerten. Nicht zuletzt sind Änderungen im verbleibenden Entwicklungsprozess nur noch schwer vorzunehmen, der Fertigungsprozess ist also wesentlich durch diese Entscheidungen bestimmt.

Um den Entscheidungsprozess auf Fakten zu stützen, kann eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden. Dazu erfolgt eine Reihe von Simulationsrechnungen mit automatisch gewählten Werten der Designparameter. Als Sensitivität wird der Grad des Einflusses der Designparameter auf das Ergebnis bezeichnet. Das Prozessfenster für die Designparameter ist durch Extremwerte bestimmt, innerhalb derer ein erfolgreicher Umformvorgang stattfinden kann.

Die Sensitivitätsanalyse liefert das Maβ inwieweit ein Designparameter verändert werden muss, um ein gewünschtes Qualitätsziel zu erreichen. Wenn man den Einfluss und die Sensitivität der Designparameter kennt, kann man also eine bessere Wahl für den Wert des jeweiligen Parameters treffen. Der Umformprozess wird transparent dargestellt, indem gezeigt wird, welche Designparameter (Input) die Qualität (Output) beeinflussen und in welchen Maβ dies geschieht.

Designparameter für die Sensitivitätsanalyse Eingabeschema eines Designparameters
für die Sensitivitätsanalyse
Robustes Prozessfenster bei der Sensitivitätsanalyse Die Sensitivitätsanalyse erlaubt die Definition
eines stabilen Prozessfensters

Das Bild verdeutlicht die Sensitivitätsanalyse an einem Beispiel. Die Betrachtung des Outputs über das gesamte Prozessfenster zeigt zwei Gebiete, in denen die Qualitätsanforderung erfüllt wird. Das linke Gebiet ist durch einen relativ hohen Peak gekennzeichnet, das rechte Gebiet zeigt einen eher gleichmäßigen Verlauf. Wenn der entsprechende Designparameter während der Produktionsphase im linken Gebiet liegt, kann es zu Problemen kommen. Mit einem genau bestimmten Parameterwert wird man eine gute Produktqualität erreichen, falls der Wert sich aber leicht ändert, bewirkt dies das Gegenteil. Das rechte Gebiet hingegen verspricht einen stabileren Produktionsprozess, weil das Qualitätsziel in einem größeren Fenster erreicht werden kann. Die Sensitivitätsanalyse erlaubt somit die Definition eines stabilen Prozessfensters.

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