Industrielle Schweißprozesse benötigen ein hohes Maß an Prozesssicherheit. Dazu trägt das Simulationsprogramm Simufact Welding bei. Das Programm unterstützt Anwender von der Entwicklung des Schweißplanes über die Auswahl geeigneter Werkstoffe und Schweißverfahren bis zur Anwendung von Spannvorrichtungen. Mit der Finite-Elemente-basierte Software werden beim Schweißen auftretende Verzüge und Eigenspannungen unter Berücksichtigung von Gefügeumwandlungen realitätsnah vorhergesagt und können so minimiert werden. Die Berechnung der Gefügeeigenschaften in der Wärmeeinflusszone erlaubt Aussagen über deren Festigkeit. Zudem unterstützt die Software die Entwicklung der Spannvorrichtungen für den Schweißprozess, liefert Daten für die Festlegung der Schweißreihenfolge und erlaubt Aussagen über die Endkontur des Werkstücks. Version 7 der Software bringt einige Verbesserungen für den Anwender.
Berechnung dünner Bleche und großer Baugruppen
So erlaubt die Verwendung von Solid-Shell-Elementen eine schnellerer Berechnung von Baugruppen aus dünnen Blechen, da die benötigte Elementanzahl im Modell sinkt. Die Software kann darüber hinaus viele Modelle mit Hexaeder-Elementen in Solid-Shell-Netze umwandeln. Die implementierte Konvertierungsfunktion prüft dazu, ob eindeutige Ober- und Unterseiten vorhanden sind. Im positiven Fall können bisherige Hexaeder-Vernetzungen in Solid-Shell-Vernetzungen umgewandelt werden.
Eine im Solver implementierte parallelisierbare Segment-to-Segment-Berechnung ermöglicht es zudem, große und komplexe Modelle mit vielen Kontaktflächen schneller und effizienter zu berechnen. Eine neu formulierte Kontaktbeschreibung wirkt dabei stabilisierend auf die Simulation.
Speziell bei der Simulation der Fertigung großer Strukturen oder Baugruppen mit vielen Schweißnähten ist es hilfreich, dass Anwender zukünftig mit wenigen Mausklicks ihrem Modell neue Schweißroboter mit mehreren Schweißpfaden, Wärmequellen und Kehlnähten hinzufügen können. Eine Dialogführung im Roboter-Assistenten vereinfacht dabei den Modellaufbau.
Bei der Fertigung großer Baugruppen werden in der Regel mehrere hundert Spannwerkzeuge eingesetzt, die ebenso wie das Schweißen selbst Einfluss auf Verzüge und die Eigenspannungen im Werkstück haben. Bisher ließ sich die Steifigkeit im Werkstück ausschließlich senkrecht zur Kontaktfläche beschreiben. Mit der Implementierung der Definition von Spannwerkzeugen mit translatorischer und rotatorischer Steifigkeit lassen sich zusätzlich Drehungen und die Bewegungen der Werkzeuge entlang der Oberfläche berücksichtigen.
Vereinfachte Berechnungsmethoden für Widerstandpunktschweißprozesse
Für die Simulation von Widerstandspunktschweißprozessen wurde die vereinfachte Berechnungsmethode „Thermal Cycle“ eingeführt. Diese bereits für andere Schweißprozesse verwendete Methode berechnet komplexe und große Baugruppen in kürzerer Rechenzeit und liefert schneller Aussagen zum Beispiel zur Verzugsrichtung. Ist die Form der Schweißlinse aus Prozessmodellen oder Messungen bekannt, kann der Anwender die Berechnung zusätzlich vereinfachen, indem er ohne vorherige rechnerische Ermittlung direkt Temperaturen vordefiniert.
Verbessert wurde zudem die Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften bei Widerstandspunktschweißprozessen indem die Datenbank nunmehr 16 gängige Beschichtungen enthält, auf deren Basis der Anwender die elektrischen Eigenschaften beschichteter Bleche berücksichtigen und die Ergebnisqualität der Simulation steigern kann.
Validierung von Simulationsergebnissen
Zur Validierung der Simulationsergebnisse vergleichen Anwender regelmäßig ihr simuliertes Modell mit ihrem Zieldesign oder mit 3D-Messdaten als Referenzmodell. Dazu importieren sie das Referenzmodell aus der Messtechniksoftware in die Benutzeroberfläche von Simufact Welding 7 und können dort das simulierte Werkstück mit dem Zieldesign vergleichen. Durch „Übereinanderlegen“ beider Modelle werden Deformationen anschaulich sichtbar.
Mit der Möglichkeit zum Import von UNV-Dateien wird zudem die Kompatibilität der Schweißsoftware zu Drittsoftware und die Interoperabilität in der Prozesskette verbessert. Damit können Ergebnisdaten von Drittanbietern beispielsweise aus der Umformsimulation eingelesen und für Folgeberechnungen verwendet werden.