Simulation des rotationskinematischen Umformens einer Seilrolle

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der numerischen Analyse des rotationskinematischen Umformverfahrens zur Herstellung von Stahlseilrollen mit definiertem Rillenprofil. Ziel ist es, die grundlegenden Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, Werkstoffverhalten und Werkzeugauslegung zu untersuchen und daraus erste technische Grundlagen für die Entwicklung einer innovativen Umformmaschine abzuleiten. Das Verfahren verspricht dabei verbesserte mechanische Eigenschaften und erhöhte Lebensdauer des Bauteils im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden wie Guss oder Zerspanung. Zu Beginn wird der Simulationsansatz mithilfe eines in der Literatur publizierten Modells validiert und in der Softwareumgebung Simufact Forming 2022 umgesetzt. Darauf aufbauend wird ein neuartiges Konzept für die Warmumformung hochfester Werkstoffe entwickelt und durch umfangreiche Finite-Elemente-Analysen auf seine technische Umsetzbarkeit überprüft. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Bestimmung einer geeigneten Anzahl von Umformstufen, der effektiven Temperatureinführung während des Prozesses sowie den geometrischen Anforderungen an Werkstück und Werkzeuge zur prozesssicheren Herstellung der Seilscheibe. In vierstufigen, zweistufigen und einstufigen Umformversuche wird der Einfluss zentraler Parameter auf Umformbarkeit, Temperaturverlauf und Bauteilqualität systematisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass ein prozessgerechtes Werkzeugdesign, gezielte kontinuierliche Wärmezufuhr sowie eine angepasste Werkstückgeometrie entscheidend für die erfolgreiche Umsetzung dieses innovativen Umformverfahrens sind. Die entwickelten Strategien zeigen ein vielversprechendes Potenzial zur Effizienzsteigerung des Verfahrens durch Reduktion von Umformstufen und damit zur Verkürzung der Prozesszeiten. Die Arbeit liefert damit eine fundierte Grundlage für die Weiterentwicklung des rotationskinematischen Umformverfahrens im Bereich der Massivumformung und dessen Überführung in die industrielle Anwendung.