Die stetig steigenden Anforderungen an die Crash-Sicherheit von Automobilen bei gleichzeitiger
Gewichtsreduktion bedeuten ebenfalls höhere Anforderungen an die Crash-Simulation. Dabei gerät in der Konstruktion zunehmend das Wechselspiel aus Wärmebehandlung, Umformen und Crash-Eigenschaften in den Fokus. Um die Vorhersagekraft der Simulation zu verbessern, müssen Simulationen der einzelnen Prozessschritte gekoppelt werden. Gleichzeitig stellt sich bei den modernen hochfesten Stählen die Frage nach den mechanischen Werkstoffmodellen und den dafür benötigten Kennwerten.
Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird ein vielseitig einsetzbares Materialmodell unter Berücksichtigung der thermischen und mechanischen Vorgeschichte für die mechanischen Eigenschaften von Mehrphasenstählen aufbereitet. Es werden zwei Typen von hochfesten Stählen betrachtet: Ein Dualphasenstahl (DP) und der borlegierte Stahl 22MnB5. Die Vorgeschichte der Materialien berücksichtigt sowohl deren Wärmebehandlung als auch die Umformschritte. Eine Übertragung des daraus resultierenden Endzustands der Bauteile in die Crash-Simulation verbessert die Vorhersagegenauigkeit der Simulationsrechnungen.
Für beide Stähle wurden die relevanten mechanischen Kennwerte in Abhängigkeit des Gefügezustandes (DP-Stahl) bzw. des Presshärtezustandes (22MnB5) experimentell erfasst und anschließend modellmäßig in Abhängigkeit des Gefügezustandes abgebildet. Zusätzlich wurden Untersuchungen zum Versagensverhalten durchgeführt. Parallel dazu wurde ein Mapping-Tool erweitert, um diese gefügeabhängigen lokalen mechanischen Kennwerte zwischen den einzelnen Prozessschritten sowie verschiedenen Softwarepakten übertragen zu können. Diese Kennwerte waren die Grundlage für die prozess- und softwareübergreifenden Simulationen Gefügezustand-Kaltumformen-Crash für S-Rails aus dem DP-Stahl bzw. Presshärten (Warmumformen mit Abschrecken) – Crash für Hutprofile aus dem borlegierten Stahl. Die Simulationen wurden anschließend mit experimentellen Ergebnissen an entsprechend hergestellten und getesteten Bauteilen verglichen.