A new Interface Standard for Integrated Virtual Material Modelling in Manufacturing Industry (VMAP)

Status:
laufendes Projekt

Projektpartner:
29 Partners from 6 countries, Projektleitung: Fraunhofer SCAI
Anwendungsfall Blasformen: Dr. Reinold Hagen Stiftung, Hagen Engineering GmbH, Rikutec GmbH, Kautex Maschinenbau GmbH

Projektförderung:
ITEA3 Call 3 - 16010 VMAP; national gefördert über BMBF

Motivation

Die Auswahl eines geeigneten Materials ist für die Qualität und Funktionalität eines Produktes von immer größerer Bedeutung. Dabei spielt die detaillierte Berücksichtigung der Materialhistorie eine wichtige Rolle. Für eine ganzheitliche Optimierung müssen die Materialeigenschaften, die Herstellprozesse und das Produktdesign so aufeinander abgestimmt werden, dass alle Zielkriterien gleichzeitig erreicht werden können. Für die virtuelle Abbildung der einzelnen Prozessschritte gibt es Simulationswerkzeuge im CAE (Computer Aided Engineering). Ein zentrales Problem für die ganzheitliche Optimierung von Produkten und Prozessen ist die fehlende Standardisierung von Softwareschnittstellen zur Übertragung von Materialinformationen zwischen den Werkzeugen.

Ziele und Inhalt des Projektes

Das zentrale Ziel des Projektes VMAP ist es daher, die bisher in Bezug auf Materialparameter zueinander inkompatiblen Simulationswerkzeuge so zu erweitern, dass ein Austausch der relevanten physikalischen Materialgrößen einfacher möglich wird. Das Projekt VMAP strebt dabei eine offene Standardisierung dieser Materialschnittstellen an, der auch von anderen nicht am Projekt beteiligten Softwareanbietern genutzt werden kann.

Im Projekt VMAP werden insgesamt sechs Anwendungsszenarien aus unterschiedlichen Marktsegmenten umgesetzt. Jedes dieser Szenarien beschreibt einen repräsentativen Anwendungsfall für eine Materialklasse, für die dazugehörigen Herstell-Simulationsverfahren und den virtuellen Produkteinsatz in einem typischen Industriesegment.

Im Anwendungsszenario Extrusionsblasformen geht es im wesentlichen um folgende Arbeitspunkte:

  • Festlegung des CAE-Workflows für blasgeformte Kunststoff-Hohlkörper
  • Identifizierung der relevanten Materialkennwerte
  • Entwicklung anwendungsübergreifender Materialmodelle für thermoplastische Werkstoffe
  • Entwicklung von Verfahren und Schnittstellen zum Austausch relevanter Materialkennwerte und Zustandsvariablen (z.B. Dehnung, Spannung, Orientierungen, Temperatur, Wanddicke) zwischen unterschiedlichen CAE-Werkzeugen (Prozesssimulation, Strukturanalyse, etc.)

Dabei sollen anwendungsübergreifende Materialmodelle für Thermoplaste entstehen, die alle relevanten Eigenschaften beschreiben (z.B. elastisch, plastisch, viskoelastisch/-plastisch, thermisch, etc.) und einen integrativen CAE-Workflow für blasgeformte Kunststoffbauteile ermöglichen.
Dieser Workflow soll die Prozesssimulation, thermische Analysen (Abkühlverhalten) und eine virtuelle Bauteilprüfung umfassen, wobei der Datentransfer über das neue VMAP Interface erfolgen soll.
Am Ende erfolgt die Evaluierung der Prozesskette am industriellen Anwendungsfall Vorhersage von Schwindung und Verzug.

Veröffentlichungen:  https://www.hagen-stiftung.de/forschung-und-entwicklung/veroeffentlichungen-patentschriften/
Weitere Informationen: https://www.vmap.eu.com/