Analyse der Verwendbarkeit von FEM-Simulation zur Vorhersage ausgewählter Prozessfehler in der Aluminium-Extrusion

Sebastian Luca Striberski

doi:10.34901/mul.pub.2026.041

Analyse der Verwendbarkeit von FEM-Simulation zur Vorhersage ausgewählter Prozessfehler in der Aluminium-Extrusion

Translated title of the contribution: Analysis of the applicability of FEM simulation for predicting selected process errors in aluminum extrusion

Sebastian Luca Striberski

Chair of Metal Forming (560)

Research output: Thesis › Master's Thesis

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Abstract

Extruded semi-finished products, such as profiles or tubes, are of very high importance for many of today¿s industrial branches and are indispensable. If aluminium, copper, magnesium or steel, if direct, indirect or hydrostatical extruded, if aviation, automotive, mechanical engineering or building systems, the variation and application possibilities are hugh. In this thesis the topic of direct aluminium extrusion is being addressed, more precisely the possible usage of finite element method for the prediction of selected aluminium extrusion defects. The software in use is QForm UK Extrusion by the eponymous producer QForm. This thesis is being created with Hydro Extrusion Nenzing GmbH at whose site the trials as well as the evaluations are being done, too. First and foremost, suitable profiles must be selected, four in total. Two for the analysis of the surface quality, one for the length of the charge weld and one for the quality of the longitudinal seam weld. Afterwards, the die files of those selected profiles are being prepared for a smooth simulation with process parameters from the production conditions. The trials are performed on the 40-meganewton press and the 22-meganewton press. For the evaluation of the surface quality the profiles are being anodized, for the length of the charge weld etched and the longitudinal seam weld quality is being determined by mandrel tests. The validation for the simulations is done by comparison of the exit temperature. For two profiles the simulation correctly predicted the trials. Both the charge weld length as well as the longitudinal seam weld quality are as simulated. For the prediction of the surface quality the simulation reached its limits, however important lesson can be learned anyways. This thesis can be used as a basis for further, more specific projects regarding the simulation of aluminium extrusion defects as well as a helpful tool for implementing simulation software in daily production.

Translated title of the contribution	Analysis of the applicability of FEM simulation for predicting selected process errors in aluminum extrusion
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Awarding Institution	Montanuniversität
Supervisors/Advisors	Prabitz, Konstantin Manuel, Co-Supervisor (internal) Stockinger, Martin, Supervisor (internal)
Award date	19 Dec 2025
DOIs	https://doi.org/10.34901/mul.pub.2026.041
Publication status	Published - 2025

Bibliographical note

no embargo

Keywords

Extrusion
QForm
Simulation
Extrusion Defects

Access to Document

10.34901/mul.pub.2026.041Licence: CC BY

VolltextFinal published version, 3.68 MB

Cite this

@mastersthesis{4298a31e6c63425f963c6f6f94de8f02,

title = "Analyse der Verwendbarkeit von FEM-Simulation zur Vorhersage ausgew{\"a}hlter Prozessfehler in der Aluminium-Extrusion",

abstract = "Stranggepresste Halbzeuge, wie Profile und Rohre, sind aus einer Vielzahl heutiger Industriebranchen nicht mehr wegzudenken. Ob aus Aluminium, Kupfer, Magnesium oder Stahl, ob direkt, indirekt oder hydrostatisch gepresst, ob f{\"u}r Automobil, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau oder Baubranche, die Vielfalt und der Einsatzbereich sind gro{\ss}. Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit dem Thema des direkten Aluminiumstrangpressens, genauer, mit der Verwendbarkeit der Finiten Elemente Methode zur Vorhersage ausgew{\"a}hlter Strangpressfehler. Als Simulationssoftware dient QForm UK Extrusion, vom gleichnamigen Hersteller QForm. Diese Arbeit findet im Rahmen einer Kooperation mit der Hydro Extrusion Nenzing GmbH statt, an deren Standort auch die Versuche sowie die Auswertung stattfindet. Allen voran steht die Auswahl geeigneter Profile - insgesamt vier. Zwei f{\"u}r die Analyse der Oberfl{\"a}chenqualit{\"a}t, eines f{\"u}r die L{\"a}nge der Dopplung und eines f{\"u}r die Qualit{\"a}t der L{\"a}ngspressnaht. Von diesen werden anschlie{\ss}end die Werkzeugkonstruktionsdateien so vorbereitet, dass mit diesen reibungslos und unter Produktionsparametern simuliert werden kann. Die Versuche werden an der 40-Meganewtonpresse sowie an der 22-Meganewtonpresse gemacht. Zur Beurteilung der Oberfl{\"a}chenqualit{\"a}t sind die Profile eloxiert, die L{\"a}nge der Dopplung wird mittels Beizung bestimmt und die Qualit{\"a}t der L{\"a}ngspressnaht durch Aufdorntests beurteilt. Validiert werden die Simulationen mithilfe der Austrittstemperatur. Bei zwei Profilen decken sich die Ergebnisse mit den Simulationen. Sowohl die L{\"a}nge der Dopplung als auch die Qualit{\"a}t der L{\"a}ngspressnaht kann korrekt vorhergesagt werden. Bei der Vorhersage der Oberfl{\"a}chenqualit{\"a}t st{\"o}{\ss}t die Simulation an ihre Grenzen, dennoch k{\"o}nnen essentielle Erkenntnisse gewonnen werden. Diese Arbeit k{\"o}nnte als Basis f{\"u}r weitere, spezifischere Projekte bez{\"u}glich der Simulation von Strangpressdefekten dienen sowie als Hilfsmittel f{\"u}r eine Implementierung von Simulationssoftware in die Produktion.",

keywords = "Extrusion, QForm, Simulation, Extrusion Defects, Strangpressen, QForm, Simulation, Strangpressfehler",

author = "Striberski, \{Sebastian Luca\}",

note = "nicht gesperrt",

year = "2025",

doi = "10.34901/mul.pub.2026.041",

language = "Deutsch",

school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

TY - THES

T1 - Analyse der Verwendbarkeit von FEM-Simulation zur Vorhersage ausgewählter Prozessfehler in der Aluminium-Extrusion

AU - Striberski, Sebastian Luca

N1 - nicht gesperrt

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - Stranggepresste Halbzeuge, wie Profile und Rohre, sind aus einer Vielzahl heutiger Industriebranchen nicht mehr wegzudenken. Ob aus Aluminium, Kupfer, Magnesium oder Stahl, ob direkt, indirekt oder hydrostatisch gepresst, ob für Automobil, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau oder Baubranche, die Vielfalt und der Einsatzbereich sind groß. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema des direkten Aluminiumstrangpressens, genauer, mit der Verwendbarkeit der Finiten Elemente Methode zur Vorhersage ausgewählter Strangpressfehler. Als Simulationssoftware dient QForm UK Extrusion, vom gleichnamigen Hersteller QForm. Diese Arbeit findet im Rahmen einer Kooperation mit der Hydro Extrusion Nenzing GmbH statt, an deren Standort auch die Versuche sowie die Auswertung stattfindet. Allen voran steht die Auswahl geeigneter Profile - insgesamt vier. Zwei für die Analyse der Oberflächenqualität, eines für die Länge der Dopplung und eines für die Qualität der Längspressnaht. Von diesen werden anschließend die Werkzeugkonstruktionsdateien so vorbereitet, dass mit diesen reibungslos und unter Produktionsparametern simuliert werden kann. Die Versuche werden an der 40-Meganewtonpresse sowie an der 22-Meganewtonpresse gemacht. Zur Beurteilung der Oberflächenqualität sind die Profile eloxiert, die Länge der Dopplung wird mittels Beizung bestimmt und die Qualität der Längspressnaht durch Aufdorntests beurteilt. Validiert werden die Simulationen mithilfe der Austrittstemperatur. Bei zwei Profilen decken sich die Ergebnisse mit den Simulationen. Sowohl die Länge der Dopplung als auch die Qualität der Längspressnaht kann korrekt vorhergesagt werden. Bei der Vorhersage der Oberflächenqualität stößt die Simulation an ihre Grenzen, dennoch können essentielle Erkenntnisse gewonnen werden. Diese Arbeit könnte als Basis für weitere, spezifischere Projekte bezüglich der Simulation von Strangpressdefekten dienen sowie als Hilfsmittel für eine Implementierung von Simulationssoftware in die Produktion.

AB - Stranggepresste Halbzeuge, wie Profile und Rohre, sind aus einer Vielzahl heutiger Industriebranchen nicht mehr wegzudenken. Ob aus Aluminium, Kupfer, Magnesium oder Stahl, ob direkt, indirekt oder hydrostatisch gepresst, ob für Automobil, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau oder Baubranche, die Vielfalt und der Einsatzbereich sind groß. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema des direkten Aluminiumstrangpressens, genauer, mit der Verwendbarkeit der Finiten Elemente Methode zur Vorhersage ausgewählter Strangpressfehler. Als Simulationssoftware dient QForm UK Extrusion, vom gleichnamigen Hersteller QForm. Diese Arbeit findet im Rahmen einer Kooperation mit der Hydro Extrusion Nenzing GmbH statt, an deren Standort auch die Versuche sowie die Auswertung stattfindet. Allen voran steht die Auswahl geeigneter Profile - insgesamt vier. Zwei für die Analyse der Oberflächenqualität, eines für die Länge der Dopplung und eines für die Qualität der Längspressnaht. Von diesen werden anschließend die Werkzeugkonstruktionsdateien so vorbereitet, dass mit diesen reibungslos und unter Produktionsparametern simuliert werden kann. Die Versuche werden an der 40-Meganewtonpresse sowie an der 22-Meganewtonpresse gemacht. Zur Beurteilung der Oberflächenqualität sind die Profile eloxiert, die Länge der Dopplung wird mittels Beizung bestimmt und die Qualität der Längspressnaht durch Aufdorntests beurteilt. Validiert werden die Simulationen mithilfe der Austrittstemperatur. Bei zwei Profilen decken sich die Ergebnisse mit den Simulationen. Sowohl die Länge der Dopplung als auch die Qualität der Längspressnaht kann korrekt vorhergesagt werden. Bei der Vorhersage der Oberflächenqualität stößt die Simulation an ihre Grenzen, dennoch können essentielle Erkenntnisse gewonnen werden. Diese Arbeit könnte als Basis für weitere, spezifischere Projekte bezüglich der Simulation von Strangpressdefekten dienen sowie als Hilfsmittel für eine Implementierung von Simulationssoftware in die Produktion.

KW - Extrusion

KW - QForm

KW - Simulation

KW - Extrusion Defects

KW - Strangpressen

KW - QForm

KW - Simulation

KW - Strangpressfehler

U2 - 10.34901/mul.pub.2026.041

DO - 10.34901/mul.pub.2026.041

M3 - Masterarbeit

ER -