Rohre virtuell formen CAD-Experte der FH Aalen optimiert Rohrumformprozesse

Wer ein neues Auto kauft, denkt vielleicht noch über die Federung, seltener über die Achse nach. Dass die Achse möglicherweise aus Rohren besteht und wie sie hergestellt wird, interessiert nur wenige und erscheint dem Laien nicht als Problem – so lange die Achse hält und nicht Grund eines Unfalls wird. Doch eine korrekte und effiziente Umformung von Rohren, die in diesem Fall durch Aufblasen mit Wasser geschieht, ist nicht simpel, denn etwa eine Auto-Achse stellt höchste Anforderungen an die Qualität. Solche Konstruktionen werden heutzutage mittels Computer Aided Design (CAD) und Finite Elemente-Methode (FEM) am Rechner entworfen.
Wolfgang Rimkus, der Laborbetriebsleiter des CAD/CAM-Zentrums der Fachhochschule Aalen, hat jüngst seine Dissertation über „Simulation und Optimierung des Innenhochdruck-Umformprozesses mit Hilfe der Finiten Elemente-Methode“ abgeschlossen. Für diese Arbeit ist ihm nun der Doktorgrad „Doctor of Philosophy“ der Universität von Wolverhampton, einer Partnerhochschule der FH Aalen, verliehen worden. „Er ist der erste unserer Angestellten, der diese Qualifizierung erhält“, lobt ihn der Zentrumsleiter Prof. Dr. Herbert Bauer, der der Arbeit eine sehr hohe Qualität bescheinigt.
Rimkus nutzt für seine Arbeit die Finite Elemente-Methode. „Dabei wird die Struktur im Rechner in begrenzte, kleine Elemente zerlegt“, erläutert der Aalener Ingenieur. Durch diese Diskretisierung lassen sich die während des Umformvorgangs auftretenden Spannungen und Belastungen berechnen und die angefallenen Daten im Computer auswerten. Problem dieser Technik ist, dass nur Spezialisten die notwendigen Programme bedienen können. Um die Simulationstechnik auch für mittelständische Firmen einsetzbar zu machen, hat Rimkus ein Interface entwickelt, welches dem Konstrukteur erlaubt, die Eingabedaten für die Simulationen intuitiv zu definieren.
Neuland hat Rimkus bei der Weiterverwendung der Simulationsergebnisse betreten. Die Resultate der bei der Simulation entstehenden Daten werden zurück ins CAD-System geführt, um die Ist-Geometrie des Rohres zu erhalten. Damit kann jetzt ermittelt werden, ob beispielsweise die Wanddicke des Rohres, die infolge des Umformprozesses verändert wurde, an allen Stellen für den Einsatzzweck ausreicht. Danach beginnt die neue Simulation und es kommt „zu einem richtigen Datenkreislauf zwischen CAD und Simulation“, erläutert Rimkus einen enormen Vorteil seiner Entwicklung.
Dass seine Theorie auch in der Praxis funktioniert, hat der Aalener Ingenieur mit Doktorgrad inzwischen bewiesen. Er verifizierte gemeinsam mit zahlreichen Industriepartnern die Simulationen an echten Teilen aus dem Automobilbereich, wo die Innenhochdruckumformtechnik zunehmend eingesetzt wird.
Trotz des erhöhten Arbeitsaufkommens – seine Dissertation schuf Wolfgang Rimkus in den vergangenen fünf Jahren neben seiner Hauptaufgabe an der Fachhochschule – „hat sich der Aufwand gelohnt“, ist er überzeugt. Seine Fähigkeiten im Umgang mit der CAD-Technik sind gewachsen, und nicht zuletzt haben die regelmäßigen Aufenthalte in Wolverhampton seine Englischkenntnisse perfektioniert.