SurfSim - Glattwalzsimulation

Mit unserem selbst entwickelten Oberflächensimulationstool SurfSim sind wir in der Lage, auf Basis von Materialeigenschaften (z. B. Zugfestigkeit etc.), Vorbearbeitungsparametern (z. B. Vorschub, Schneidenradius etc.) und Glattwalzparametern (z. B. Walzkörpergeometrie, Materialeigenschaften, Vorschübe) Simulationen des komplexen Glattwalzvorgangs durchzuführen und Vorhersagen bzgl. der zu erreichenden Oberflächenqualität zu treffen.  Es handelt sich dabei um tatsächliche, äußerst rechenintensive Simulationen, die eine Rechenzeit von mehreren Stunden bis hin zu Tagen benötigen.

Funktionalität

SurfSim ist assistentenorientiert aufgebaut und kennt drei Zustände der zu simulierenden Versuchsprobe.

  1. Rohmaterial
  2. Gedreht/geschlichtet
  3. Glattgewalzt

Diese drei Zustände werden in vier aufeinanderfolgenden Schritten parametriert und simuliert.

  1. Parametrierung der Versuchsprobe (Größe, Auflösung/Genauigkeit)
  2. Parametrierung des Rohmaterials (Material, Topologie der Ausgangsoberfläche)
  3. Simulation des Rohmaterials
  4. Parametrierung des Vorbearbeitungsvorgangs (Prozessparameter, Schneidengeometrie)
  5. Simulation der Vorbearbeitung
  6. Parametrierung des Glattwalzvorgangs
  7. Ggf. Durchführung (Simulation) des Tropfentests
  8. Simulation des Glattwalzvorgangs

Zusätzlich verfügt SurfSim über eine Szenarienverwaltung und Simulationsautomatik, so dass mehrere Simulationsstände gespeichert und automatisch berechnet werden können.

Zunächst werden in SurfSim die Grundeinstellungen der virtuellen Versuchsprobe vorgenommen.  Abhängig von der Kantenlänge und der Auflösung ergibt sich die für die Simulation benötige Rechenzeit und die Datenmenge.  Grundsätzlich ist SurfSim in der Lage, mit Auflösungen unterhalb von 1 µm zu rechnen.  Dies ist jedoch den seltensten Fällen sinnvoll.  Weiterhin ist es möglich, Simulationen im Makroskopischen Bereich (z. B. Kantenlänge von 10 mm) durchzuführen.  Dies führt zwangsläufig jedoch zu einer gröberen Auflösung und ist damit ebenso wenig sinnvoll.

Als nächstes werden in SurfSim die Eigenschaften des Rohmaterials angegeben.  Neben der Geometrie (Durchmesser) und den Materialeigenschaften (z. B. Zugfestigkeit) wird die stochastisch erzeugte Oberflächenrauigkeit auf Basis verschiedener Basisgeometrien (z. B. sphärisch) parametriert.

Nach der Parametrierung dieser Einstellungen simuliert SurfSim die Oberfläche der Versuchsprobe im Rohzustand und ermittelt die Grundrauigkeit.

Als nächstes erfolgt in SurfSim die Parametrierung der Vorbearbeitung.  Diese wird z. B. durch den verwendeten Schneidenradius, die Schnitttiefe und den Vorschub angegeben.

SurfSim simuliert darauffolgend die Drehbearbeitung.  Die so erzeugte Rautiefe wird ermittelt.

Als letztes wird in SurfSim die Walzbearbeitung parametriert.  Neben der Geometrie des Walzkörpers werden Prozessparameter und z. B. Vorschub und Walzkraft definiert.

Daraufhin kann SurfSim den einen Tropfentest durchführen oder den Walzvorgang simulieren.  Im nebenstehenden Bild ist ein Tropfentest mit einem kugelförmigen Walzkörper dargestellt.

Je nach Größe und Auflösung der Versuchsprobe dauert die Simulation 2 Stunden bis zu 9 Tage auf einem handelsüblichen PC mit 3 GHz Taktfrequenz und Mehrkernprozessor.

SurfSim speichert auf Wunsch die Zwischenergebnisse der Simulation als Einzelbilder.  Diese Bildsequenzen können mit einfachen Videoschnittprogrammen zu Videos zusammengefügt werden.  So kann der Dreh- und Walzsimulationsvorgang anschaulich dargestellt werden.

Systemvoraussetzungen

  • Microsoft Windows Version 7, 8, Vista, 10
  • Microsoft Excel 2007, 2010, 2013, 2016 (32 Bit oder 64 Bit)
  • Nicht signierte Makros aktiviert
  • min. 2 GB Arbeitsspeicher
  • min. 1 GB freier Festplattenspeicher
  • PC mit Mehrkernprozessor und 2 GHz Taktfrequenz