Dynamische 3D-Visualisierung eines Radial-Axial-Ringwalzprozesses

Maxim Marchenko, Leibniz Universität Hannover, Masterarbeit
01/2007

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine 3D-Visualisierungssoftware entwickelt, die aufbauend auf einer am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IfUM) der Leibniz Universität Hannover entwickelten Simualtion, einen Radial-Axial-Ringwalzprozess dynamisch darstellt.  Ziel ist es hierbei, den Ingenieur arbeitsbegleitend bei der Evaluation und Analyse während der Spezifikation einer Ringwalzstrategie zu unterstützen. Die Hauptanforderung für die Simulation besteht daher in der schnellen Vorhersage des Werkstofffluss und der Ringgeometrie zu jedem Zeitpunkt des Walzprozesses.

Nach dem Entwurf eines Anforderungsprofils in Zusammenarbeit mit dem IfUM wurde eine entsprechende Entwurfsspezifikation erstellt. Diese dient die Grundlage für das erstellte Softwaresystem und bildet insbesondere die Anforderungen eines Konstruktionsingenieurs während der Auslegung des Ringwalzprozesses ab. Die Spezifikation erforderte eine Erweiterung der Werkstoffflusssimulation um eine Datenstruktur und Algorithmen zur Speicherung der Werkstoffflussbilanz und ihrer Summe.

Das entwickelte Softwareprogramm ermöglicht es, den Radial-Axial-Ringwalzprozess dreidimensional dynamisch zu jedem Zeitpunkt zu betrachten. Weiterhin stehen dem  Benutzer Schnittwerkzeuge zur Verfügung, um zu jedem Zeitpunkt Ringschnitte anzuzeigen, die das Ringprofil zeigen und den Stofffluss in der Schnittebene abbilden.

Um die Korrektheit einzelner Softwaremodule zu gewährleisten wurden Unit-Tests implementiert, die ein automatisches Testen ermöglichen.

Schließlich wurde die Simulation bezüglich der Zeitkomplexität sowohl analytisch untersucht, als auch in praktischen Versuchen auf ihr Zeitverhalten und den Speicherverbrauch getestet. Das als Proof-of-concept zu verstehende Softwaresystem ist wie erwartet deutlich schneller als Lösungen mit FEM-Systemen.

Weitere Arbeiten könnten sich mit Untersuchungen zur Genauigkeit und Verwendbarkeit im Koonstruktionsprozess beschäftigen.

Kontakt: Philipp Blanke