Virtuell verifiering av plåtformning: en undersökning av funktionalitet hos några av de vanligaste programvarorna och intresset bland några svenska företag

Full text

(1)2001:08. TEKNISK RAPPORT. Virtuell verifiering av plåtformning. Roger Andersson. Teknisk rapport Institutionen för Material- och produktionsteknik Avdelningen för Produktionsteknik. 2001:08 • ISSN: 1402-1536 • ISRN: LTU-TR--01/08--SE.

(2) Virtuell verifiering av plåtformning -en undersökning av funktionalitet hos några av de vanligaste programvarorna och intresset bland några svenska företag. Luleå 2001-04-06 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Roger Andersson Luleå Tekniska Universitet Inst. Material - och Produktionsteknik Avd. Produktionsutveckling 971 87 Luleå Tfn: 0920-917 72 Fax: 0920-99309 www- http://www.mb.luth.se/Roger.Andersson.html.

(3) 1. SAMMANFATTNING ......................................................................................3 2. INTRODUKTION .............................................................................................4 3. VIRTUELL VERIFIERING.............................................................................5 3.1 METODIKEN VID VIRTUELL VERIFIERING AV FORMANDE VERKTYG .................5 3.2 SIMULERINGSPROGRAMMENS UTNYTTJANDE VID VERKTYGS FRAMTAGNING..7 4. PROGRAMVAROR FÖR VIRTUELL VERIFIERING ..............................8 4.1 ENSTEGSLÖSARNA OCH PROGRAMVARORNA FÖR VERKTYGSDESIGN ..............9 4.1.1 Autoform One-step and Autoform Diedesigner .................................................................. 9 4.1.1.1 Autoform Diedesigner ................................................................................................. 10 4.1.2 Fastform 3D......................................................................................................................... 11 4.1.3 Hyperform............................................................................................................................ 12 4.1.4 PAM-Quickstamp och PAM-Diemaker............................................................................. 13 4.1.4.1 PAM-Diemaker ............................................................................................................ 14. 4.2 INKREMENTELLA LÖSARNA FÖR VIRTUELL VERIFIERING ...............................15 4.2.1 Abacus Explicit.................................................................................................................... 15 4.2.2 Autoform explicit ................................................................................................................ 16 4.2.3 LS-Dyna............................................................................................................................... 17 4.2.4 MARC .................................................................................................................................. 18 4.2.4 PAM-STAMP...................................................................................................................... 19. 4.3 KOMMENTARER ............................................................................................20 5. INTRESSET FÖR VIRTUELL VERIFIERING I NÅGRA SVENSKA FÖRETAG ............................................................................................................21 APPENDIX...........................................................................................................22 A.1 SVAREN PÅ ENKÄTERNA FÖR ENSTEGSLÖSARNA ..........................................22 A.1.1. AUTOFORM Onestep..................................................................................................... 22 A.1.2. FAST FORM 3D............................................................................................................... 25 A.1.3. HYPERFORM ................................................................................................................... 28 A.1.4. PAM-Quickstamp.............................................................................................................. 32. A.2. SVAREN FRÅN ENKÄTERNA FÖR DE INKREMENTELLA LÖSARNA ..................35 A.2.3. ABAQUS/Standard and Explicit...................................................................................... 35 A.2.2. AUTOFORM ..................................................................................................................... 38 A.2.3. LS-DYNA.......................................................................................................................... 42 A.2.4. MARC ................................................................................................................................ 45 A.2.5. PAM-STAMP .................................................................................................................... 49. 2.

(4) 1. Sammanfattning Vid tillverkning av komplexa komponenter i tunnplåt så har kravet ökat på tillverkaren att använda simuleringsverktyg under framtagningsprocessen av verktygen. Dr. B. Richter från Volkswagen AG presenterade på konferensen EUROPAM 2000, 12-13 oktober, Nantes, Frankrike att från år 2006 så måste deras underleverantörer blir betvingade att först leverera en simulerad modell för att få leverera verktyg för tunnplåtsformning. Användning av virtuell verifiering för framtagningsprocessen av formande verktyg minimerar andelen prototypverktyg, minskar efterjusteringarna av verktygen och minskade kostnader. Denna rapport har sammanfattat de ledande programvarorna inom virtuell verifiering. Under de tidigaste stadierna, design och produkt idé stadiet så används ofta enstegslösare för att visa tidiga problem områden för komponenten medan inkrementella lösare används i senare skeenden för verifiering av komponent och tillhörande verktyg. För rätt bedömning av resultaten från simuleringarna krävs förståelse för plåtformning. Ett par av leverantörerna, ESI-group (PAM-STAMP) och Autoform, har även tagit fram en typ av program där man från en CAD-ritning får fram ett CAD underlag för verktygsframställning. Dessa program hjälper användaren med att ta fram stämpel, dyna, tillhåll och verktygsram från en CAD-ritning och med hjälp av simuleringsprogrammen så verifieras verktygen och ett CAD-underlag kan tas fram. Generellt kan man säga att de flesta simuleringsprogram fungerar beräkningsmässigt bra men den stora skillnaden är i användargränssnittet, val av materialmodeller och visualisering av resultaten. Vår bedömning är att två programpaket visar sig mer tillämpade mot framtagning av plåtformande verktyg än andra på grund av deras mer användarvänliga gränssnitt och deras specificerade egenskaper för framtagning av verktyg. De är från Autoform och ESI-Group. För mer flexiblare simuleringar av alla typer av processer så är LS-Dyna den mest kvalificerade inkrementella lösaren men den är mer komplex och kräver mer kunskap av användaren än de mer specificerade programvarorna, PAM-STAMP (ESI-Group) och Autoform. Svensk industri inom verktygstillverkning för tunnplåt har insett potentialen och visat stort intresse för användning av simuleringsverktyg vid verktygstillverkning. De flesta tror att virtuell verifiering av verktyg kommer att öka starkt under en tre års period. Problemen idag är låg kunskapsnivå inom företagen och brist på personer som innehar kompetens inom virtuell verifiering och att det finns minimalt med högskoleutbildningar inom detta ämne. Den enda utbildningen på högskolenivå som ges idag i Sverige inom detta ämne är på Luleå Tekniska Universitet, Avd. Produktionsutveckling. Kursen som ges till blivande civilingenjörs studenter heter: Simuleringsteknik vid konstruktion av plåtformningsverktyg. Kurser på Högskolor och Universitet kan även ges externt för industrin om intresse finns.. 3.

(5) 2. Introduktion Inom den sista tioårsperioden har en väldig utveckling skett inom plåtformningsområdet bland annat genom att pressarna blivit CNC-styrda och nya material har utvecklats. Material som aluminium, höghållfasta kolstål, titan legeringar och rostfria stål har andra formningsegenskaper än konventionella kolstål och erfarenheten från användningen av konventionella kolstål kan endast i en viss utsträckning användas för formning av nya material. Kombinerat med ökade krav i form av ökad komplexitet av de färdiga komponenterna, minskning av toleranserna, ökning av pressade detaljer per minut och minskning av led tiderna har mynnat ut i att forskning och utvecklings kostnaderna ökat för framtagningsprocessen av formande verktyg. Detta har lett till ökade krav på tillverkare av plåtformningsverktyg att använda simuleringsverktyg för verktygsutformningen, s k virtuell verifiering. Dr. B. Richter från Volkswagen AG presenterade på konferensen EUROPAM 2000, 12-13 oktober, Nantes, Frankrike att från år 2006 så måste deras underleverantörer blir betvingade att först leverera en simulerad modell för att få leverera verktyg för tunnplåtsformning. Denna rapport sammanfattar de ledande programvarorna inom virtuell verifiering genom svar från enkäter och personliga samtal med personer som använder denna typ av programvaror. Den tar även upp hur några verktygstillverkare och användare industri ser på framtiden och potentialen för användning av virtuell verifiering vid verktygsframtagning för tunnplåtskomponenter.. 4.

(6) 3. Virtuell Verifiering Användning av simulerings program kan ge betydande tids och kostnadsbesparingar under produkt och processutvecklingen vid framtagning av plåtformande verktyg. En studie från Honda R & D som presenterades på IBEC ´97 slog fast att 1/3 av design ändringarna skedde på grund utav problem vid formbarheten av plåten under pressningar. En viss metodik krävs vid användning för virtuell verifiering av formande verktyg för att ge de stora tids och kostnadsvinsterna som man kan uppnå med denna teknik.. 3.1 Metodiken vid virtuell verifiering av formande verktyg En viss metodik har arbetats fram för framtagningsprocessen av formande plåtverktyg med hjälp av simuleringsverktyg för virtuell verifiering av verktygets utformning. Bilden nedan visar på en typisk arbetscykel för framtagning av verktyg med hjälp av virtuell verifiering.. Figur 1 Simuleringsmetodiken för framtagning av formande verktyg.. Vid pre-processor stadiet så läses CAD/CAM filen in och man delar in modellen i element (”Mesh”). Efter detta har skett så definieras materialparametrarna på den komponenten som skall formas (Typ av flytkriterium, normal anisotropi-värden, spännings-töjnings samband, E-modul, poissons tal etc). När detta har skett så sker beräkningarna (simuleringen), antingen med en enstegslösare eller med en inkrementell lösare, och resultatet (post-processorn) granskas mot ett brottkriterium, oftast formgränskurvan (Fgk) för det simulerade materialet. Därefter brukar geometri, plåttjocklek och verktyg/process design varieras för maximal optimering av verktygsutformningen. En slutlig inkrementell simulering utförs för att virtuellt verifiera de tänkta plåtformande verktygen.. 5.

(7) Från resultaten av simuleringarna så tillverkas verktygen och provpressningar utförs. En experimentell töjningsanalys brukar oftast tillämpas för verifiering av utfallet av simuleringsresultaten. Genom användning av enstegs och inkrementella simuleringsprogram så kan framtagnings kostnader minimeras och de formande verktygen kan designas för maximal komplexitet för ett specifikt material. Skillnaden mellan enstegs (Invers metod) och inkrementella (direkt metod) simuleringsprogrammen ligger i analysmetoden. Invers metod: Analysen utgår från en formad komponent och bestämmer utbredd geometri. Processen förutsätts ske i ett steg. Dessa typer av program har vanligtvis fokus på tidiga utvecklingsfaser tex. vid design, produktutformning och tidig process definition. De simuleringsprogram som använder denna metod brukar gå under benämningen ”Enstegslösare”. Fördelar:. Enkla indata Mycket snabb lösning De flesta kan köras på en PC med NT operativsystem.. Nackdelar:. Enstegsprocess Begränsad noggrannhet Tar ej hänsyn till verktyget. Direkt metod: Analysen utgår från en plan eller fördeformerad plåt och simulerar alla steg till en formad produkt. Dessa typer av program har vanligtvis fokus på process- och verktygskonstruktionen, utvärderar processens samtliga steg och virtuellt verifierar processen och verktyget. De simuleringsprogram som använder denna metod brukar gå under benämningen ”Inkrementella lösare”. Fördelar:. Generell Korrekt analys Hög noggrannhet Verifierar verktyg och processer. Kan köras på en PC med NT operativsystem. Nackdelar:. Ofta långa beräknings tider. Kräver kompetent användare (Ofta komplext) Kräver ofta stor datakapacitet.. 6.

(8) 3.2 Simuleringsprogrammens utnyttjande vid verktygs framtagning Under framtagningsarbetet av ett blivande verktyg för en ny komponent så används de olika typerna av direkta och inkrementella lösarna vid olika skeenden under processens gång. En schematisk beskrivning av detta ser ut så här:. Användning av en direkt lösare Tidig analys av genomförbarheten. Tidig modell. Produkt Design. Verktygs Konstruktion. Verktygs Design. Process Design. Användning av en inkrementell lösare. Verktygs Verifiering. Produktion. Montering. Figur 2 En schematisk beskrivning när de olika typerna av simuleringsprogram används inom framtagningsprocessen av plåtformande verktyg.. En ny typ av verktyg för framtagning av verktyg har tagits fram av Autoform (Autoform Die-designer) och ESI-Group (PAM-Diemaker). Med bägge dessa programvaror så kan man skapa verktygs ytor (stämpel, dyna, tillhåll och verktygsram) utifrån en CAD ritning av den önskade produkten. Därefter återstår simulering för verifiering av verktygsformen innan ett CADunderlag kan framtas för verktygstillverkning. Detta har tillkommit eftersom det var ett önskemål från kunderna att utifrån en CAD-ritning få ut ett CAD-underlag för verktygstillverkning.. 7.

(9) 4. Programvaror för virtuell verifiering En sammanfattning har genomförts av de mest förekommande simuleringsprogrammen för virtuell verifiering. Detta har skett genom enkäter och intervjuer med personer i branschen. Två program för verktygsframtagning, fyra stycken enstegslösare och fem olika inkrementella lösare har tagits upp i denna sammanställning. De två programvarorna för framtagning av verktyg är: Autoform Diedesigner PAM-Diemaker De fyra enstegslösarna är: Autoform Onestep Fastform 3D Hyperform PAM-Quickstamp Och de fem inkrementella lösarna är: ABACUS Explicit Autoform Explicit LS-Dyna MARC PAM-STAMP Alla enkäter gjordes på engelska eftersom vi ofta var tvungna att kontakta huvudkontoren som låg utanför Sverige. Observera att typen av frågorna är olika för enkäten för de inkrementella lösarna än för enkäten för enstegslösarna på grund av de olika karaktärerna på simuleringsprogrammen. En sammanfattning av programmen och svaren från enkäten ges i kapitel 4.1 och 4.2. För mer ingående information om simuleringsprogrammen så finns den under varje programvaras enkätsvar som ligger i appendix. Jag tackar Boel Wadman på IVF, Göteborg för all hjälp med enkäterna för enstegsprogrammen.. 8.

(10) 4.1 Enstegslösarna och programvarorna för verktygsdesign 4.1.1 Autoform One-step and Autoform Diedesigner Kontaktperson Volker Steininger AutoForm Engineering GmbH Technoparkstrasse 1 CH-8005 Zurich Switzerland Phone: +41 1 445 2121 Fax: +41 1 445 2122 E-mail: autoform@autoform.ch http://www.autoform.de/ http://www.ifu.ethz.ch/AutoForm Autoforms One-step enstegslösare är väldigt användarvänligt enligt utsago från både SAAB Automobile, Trollhättan och Volvo Cars, Olofström. De använder detta program i viss utsträckning i tidiga prototypdesign faser. Indata Detaljgeometri. En verktygsyta Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium Veckbildning Plåtförtunning. Sprickor Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material-modeller. Autoform Onestep Krav X. Kan ingå X. X X X X X Defekter som kan analyseras Ja, geometriskt Ja Ja Processer och material som kan analyseras Ja Ja Ja Ja Ja Materialdata för HAZ Ja Nej Nej. 9.

(11) 4.1.1.1 Autoform Diedesigner Detta är en ny typ av program där man utifrån en CAD ritning skapar verktygs ytor dvs. stämpel, dynor, tillhåll och verktygs ramar. Efter virtuell verifiering så får man ut ett CAD underlag som används för tillverkningen. Exempel från Autoform om programmets resurser och möjligheter ges nedan i figuren.. Figur 3 Bilden visar beskrivning av Autoform Diedesigner.. 10.

(12) 4.1.2 Fastform 3D Kontaktperson Larsgunnar Nilsson Engineering Research AB Gransbov.29 5E-590 72 Ljungsbro Sverige Phone: +46 (0)13 65670 Fax: +46 (0)13 65411 Email: sales@erab.se http://www.erab.se/ Canada: http://www.forming.com/html/ff3d.html Företaget som producerat detta program heter “Forming Technology Inc. (FTI)” och huvudkontoret ligger i Ontario, Canada. Några av deras stora kunder är DaimlerChrysler, Freightliner, Daewoo, Ford, Honda and Toyota. Indata Detaljgeometri. En verktygsyta Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium Veckbildning Plåtförtunning. Sprickor Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material-modeller. FASTFORM 3D Krav X. Kan ingå X. X X X X X Defekter som kan analyseras Ja, som kompression Ja Ja med FGK Processer och material som kan analyseras Ja Ja Ja Ja Ja Enbart som tjocklekssteg Med indata om krökningar Ja, begränsad krökning Olika deformations hårdnande kan läggas in. 11.

(13) 4.1.3 Hyperform Kontaktperson: Håkan Carlsson Altair Engineering AB IDEON Research Park Scheelev 15, Alfa-Huset SE-223 70 Lund Tfn: +46 (0)46 286 20 50 Mobil: +46 (0)705 20 85 82 Fax: +46 (0)46 12 87 45 E-mail: carlsson@altair.com http://www.altair.se/ USA: http://www.altair.com/Products/HyperForm.html Detta enstegsprogram har vi provkört själv och för en helt oinvigd i programmet så tog det ej mer än tre timmar innan han fick ut ett resultat på en specifik komponent. Det har bland det bästa ”meshing” funktioner bland alla simuleringsprogrammen och användargränssnittet var bra. Vi har inte verifierat utfallet av beräkningsresultatet på en fysisk komponent så vi vet inte hur exakt programmet förutsäger töjningar och förtunningar. Indata Detaljgeometri. En verktygsyta Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium Veckbildning Plåtförtunning. Sprickor Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material-modeller. HYPERFORM Krav X. Kan ingå X. X X X X Defekter som kan analyseras Ja med FGK Ja Ja med FGK Processer och material som kan analyseras Ja Ja Ja Ja Ja Svetsrörelse Ja Med och utan anisotropi. 12.

(14) 4.1.4 PAM-Quickstamp och PAM-Diemaker Kontaktpersoner: Mr Marc Lambriks Mr Mark Vrolijk Engineering System International Gebouw Kortland Nieuwe Tiendweg 11 2922 EN Krimpen aan den IJssel The Netherlands Phone: +31 180 514860 Fax: +31 180 518533 E-mail: kdc@esibv.nl http://www.esi.fr Detta enstegsprogram är det senaste programvaran som ingår i PAM familjen. Den kan integreras med en mängd andra program från PAM familjen till exempel PAM-CRASH för krocksimuleringar, PAM-Diemaker för framtagning av CAD underlag för verktygstillverkning. Stora kunder är bland annat fordonstillverkarna Audi, BMW, Fiat, GM, Renault och verktygstillverkaren Christy Industries Inc. Indata Detaljgeometri. En verktygsyta Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium Veckbildning Plåtförtunning. Sprickor Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material-modeller. PAM-Quickstamp Krav X. Kan ingå. X X X X X Defekter som kan analyseras Ja med FGK Ja Ja med FGK Processer och material som kan analyseras Ja Ja Ja Ja Ja Materialdata för HAZ Ja i begränsad omfattning. 13.

(15) 4.1.4.1 PAM-Diemaker Detta program skissar upp ett utkast till verktygs ytor (stämpel, dyna, dragvulster, tillhåll och ramar) från en CAD-ritning. Detta ger i nästa skede en mer realistisk simulering av detaljen och man får snabbt ett svar på genomförbarheten för en viss verktygsutformning. Efter virtuell verifiering så får man ut ett CAD underlag som används för tillverkningen av verktyget. Ett par exempel ges nedan på användningen av denna typ av mjukvara kombinerat med virtuell verifiering.. Figur 4 En schematisk beskrivning hur en CAD-ritning kan bli ett CAD-underlag för verktygstillverkning med hjälp av PAM-Diemaker (”Quick Die Design”), PAM-Quick Stamp enstegslösare ( ”Simulation”) och PAM-Stamp Inkrementell lösare (”Simulation”).. Figur 5 En schematisk beskrivning av framtagning av ett verktyg för en framskärm till en bil. Här är PAM-Quickstamp enstegslösaren, PAM-Diemaker är verktygsframställaren och PAM-Stamp är den slutliga inkrementella lösaren för den virtuella verifieringen av verktyget.. 14.

(16) 4.2 Inkrementella lösarna för virtuell verifiering Dessa simuleringsprogram virtuellt verifierar verktygens utformning efter att designen är klar. 4.2.1 Abacus Explicit Kontaktperson: Jan Granlund FEM-Tech AB Pilgatan 8 SE-721 30 VÄSTERÅS Tfn: 021-126410 Fax: 021-181244 E-Mail: femtech@femtech.se USA: http://www.hks.com Abacus/Explicit är programmet för formnings simuleringar som ingår i den stora Abaqus familjen. Det är ett generellt icke-linjära FEM program. Det betyder att den ej är direkt anpassad till virtuell verifiering av formande verktyg men kan anpassas för det ändamålet. Detta program kräver stor kunskap av användaren om icke-linjära fem-analyser. Indata. Abaqus Explicit Krav. Detaljgeometri Verktygs ytor Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium. Kan ingå X. X X X X X X. Defekter som kan analyseras Veckbildning Plåtförtunning Sprickor Återfjädring. Ja Ja Ja, genom brottkriterier Ja, med programmet ABAQUS Standard. Processer och material som kan analyseras Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material modeller. Ja Ja Ja Ja, genom olika modeller Ja. Materialdata för HAZ Ja Ja Ett antal anisotropiska och isotropiska. 15.

(17) 4.2.2 Autoform explicit Kontaktperson: Pieter J. van der Weijde Area Manager Phone Nr Holland : (++ 31) (0)180 551510 / 552410; (0)180 551560, E-mail : p.j.vanderweijde@worldonline.nl. Fax Holland : (++ 31). AutoForm Engineering Deutschland GmbH Emil-Figge-Str. 76-80 D-44227 Dortmund Germany Phone: +49 (0)231 9742 320 Fax: +49 (0)231 9742 322 E-Mail: autoform@autoform.de http://www.autoform.de/ http://www.ifu.ethz.ch/AutoForm De har satsat mycket tid för att utveckla gränssnittet och användarvänligheten så personer utan FEM bakgrunder kan använda programmet men de nämnde att utan en viss uppfattning om plåtformningsprocessen så är man inte hjälpt av avancerade program. Indata. Autoform Explicit Krav. Detaljgeometri Verktygs ytor Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium. Kan ingå X X. X X X X X. Defekter som kan analyseras Veckbildning Plåtförtunning Sprickor Återfjädring. Ja, visuellt Ja, visuellt Ja, visuellt Ja, de anser att de är bäst på det. Processer och material som kan analyseras Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material modeller. Ja Ja Ja Ja Ja. Ja Ja Ja, genom Autoform HYDRO Ett stort antal anisotropiska och isotropiska. 16.

(18) 4.2.3 LS-Dyna Kontaktperson: Larsgunnar Nilsson Engineering Research AB Gransbov.29 590 72 Ljungsbro Sverige Phone: +46 (0)13 65670 Fax: +46 (0)13 65411 Email: sales@erab.se http://www.erab.se/ USA: http://www.lstc.com LS-Dyna är världens mest avancerade generella icke-linjära FEM program. Den är kapabel att bland annat simulera termiska, flödes, dynamiska och plastiska processer. Det betyder att den ej är direkt anpassad till virtuell verifiering av formande verktyg men kan anpassas för det ändamålet. Detta program kräver kunskap av användaren om icke-linjära fem-analyser. Detta används av Volvo Cars Body Components, Olofström och SAAB Automobile, Trollhättan. Indata Detaljgeometri Verktygs ytor Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium. LS-Dyna Krav X X X. Kan ingå -. X X X. Defekter som kan analyseras Veckbildning Plåtförtunning Sprickor Återfjädring. Ja, visuellt och genom FGK Ja Ja Ja. Processer och material som kan analyseras Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material modeller. Ja Ja, flera olika typer Ja Ja Ja. Ja Ja Ja Ett stort antal anisotropiska och isotropiska. 17.

(19) 4.2.4 MARC Kontaktperson: Ulf Karlsson MSC.Software Nordic Solution Group Datavagen 14A 436 32 Askim Sverige Phone: +46 (0) 31 –7485990 Fax: +46 (0) 31 –7485999 E-mail: ulf.karlsson@mscsoftware.com USA: http://www.marc.com Detta program är ett generellt Fem-analys program för avancerade analyser av icke-linjära processer. Det betyder att den ej är direkt anpassad till virtuell verifiering av formande verktyg men kan anpassas för det ändamålet. Detta program kräver kunskap av användaren om icke-linjära fem-analyser. Indata Detaljgeometri Verktygs ytor Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium. MARC Krav X X X. Kan ingå -. X X X. Defekter som kan analyseras Veckbildning Plåtförtunning Sprickor Återfjädring. Ja, visuellt och genom FGK Ja Ja Ja. Processer och material som kan analyseras Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material modeller. Ja Ja Ja Ja, via subrutiner Ja. Ja Ja Ja Ett stort antal anisotropiska och isotropiska. 18.

(20) 4.2.4 PAM-STAMP Kontaktpersoner: Mr Marc Lambriks and/or Mr Mark Vrolijk Engineering System International Gebouw Kortland Nieuwe Tiendweg 11 2922 EN Krimpen aan den IJssel The Netherlands Phone: +31 180 514860 Fax: +31 180 518533 E-mail: kdc@esibv.nl http://www.esi.fr De har satsat mycket utvecklat gränssnitt och användarvänligheten är mycket bra så personer med ringa FEM bakgrund kan relativt enkelt använda programmet för virtuell verifiering av formande verktyg. Utvecklarna har satsat mycket tid att detta program skall specifikt arbeta med plåtformning och virtuell verifiering av verktyg. Detta har lett till att de blivit en av de ledande på marknaden för simuleringar av denna typ av processer. Indata. PAM-STAMP Krav. Detaljgeometri Verktygs ytor Materialdata Ämnesform Presskraft Friktionsmodell Brottkriterium. Kan ingå X. X X X X X X. Defekter som kan analyseras Veckbildning Plåtförtunning Sprickor Återfjädring. Ja, visuellt Ja Ja Ja. Processer och material som kan analyseras Olika ämnesgeometrier Dragvulster Plåthållarkraft Friktion ”Tailored blanks” olika tjocklekar/ material Svetsen i ”Tailor blanks” Hydroformad plåt Hydroformade rör Olika material modeller. Ja Ja Ja Ja, antingen Coloumb (friktionskoefficient) eller via subrutin Ja. Ja, även för punktsvetsar Ja Ja Ett stort antal anisotropiska och isotropiska. 19.

(21) 4.3 Kommentarer Generellt så kan man dra den slutsatsen att alla enstegs och inkrementella simuleringsprogram fungerar bra. För enstegsprogrammen så har vi provkört Hyperform, som var väldigt enkelt att köra en invers simulering på en väldigt kort tid (∼30 min). Vi testade en i vår personalgrupp som var helt nybörjare på tekniken av simuleringar och han lyckades inom ett par timmar lära sig proceduren att få ut ett resultat på en formad komponent. Av enstegsprogrammen så har vi fått en känsla av att för framtagning av verktyg är de enkla, snabba men inte så noggranna. Av de enstegsprogram som vi har redovisat så använder både Volvo Cars Body Components, Olofström och SAAB Automobile, Trollhättan Autoform One-step i design skedet. För virtuell verifiering av plåtformande verktyg så krävs det någon av de inkrementella lösarna. Vår bedömning är att alla inkrementella lösarna fungerar mycket bra men där två programpaket visar sig mer tillämpade mot framtagning av plåtformande verktyg. De är från Autoform och ESI-group. Autoform har idag • Autoform Diedesigner, som skapar verktygsytor (stämpel, dyna, tillhåll och verktygsram) utifrån en CAD ritning av den önskade produkten. • Autoform One-step, som är deras enstegsprogram • Autoform Explicit, som är deras inkrementella lösare ESI-group har idag: • PAM-Diemaker, som skapar verktygsytor (stämpel, dyna, tillhåll och verktygsram) utifrån en CAD ritning av den önskade produkten. • PAM-Quickstamp, som är deras enstegsprogram • PAM-STAMP, som är deras inkrementella lösare Av de inkrementella lösarna för virtuell verifiering av plåtformande verktyg så har PAM-STAMP ett mycket bra gränssnitt. I ESI-group ingår även en hel massa andra simuleringsprogram för till exempel. svetsning, plastformning, krocksimulering, metallgjutning, flöden osv. och många av dessa program har gränssnitt för att kopplas ihop med varandra. För mer flexiblare simuleringar av alla typer av processer så är LS-Dyna den mest kvalificerade inkrementella lösaren men den är mer komplex och kräver mer kunskap av användaren av icke-linjära fem-analyser än de mer specificerade programvarorna, PAM-STAMP och Autoform. Av alla program så krävs det förståelse av plåtformningsprocessen för rätt bedömning av utfallet av beräkningarna.. 20.

(22) 5. Intresset för virtuell verifiering i några svenska företag En enkät utskickades under hösten 2000 med om förfrågningar inom området verktygsframtagning och specifikt inom användningen av datorstödda verktyg i form av avancerade simulerings program för framtagningsprocessen av verktyg. Alla verktygsföretag känner till simulering av plåt för verifiering av verktyg och som hjälpmedel vid verktygstillverkning och framför allt så kommer den informationen från Volvo Car, Olofström och SAAB Automobile, Trollhättan. Kompetensen inom virtuell verifiering av verktyg anser 90% av alla verktygs tillverkande företag att dom ligger på en låg till mycket låg nivå inom användning av simuleringsprogram för virtuell verifiering av plåtformningsverktyg. De ansåg att det är mycket viktigt att deras kunskapsnivå, antingen genom extern hjälp eller anställa personal med rätt kunskap om simuleringsprogram för virtuell verifiering. De sex viktigaste kriterierna vid möjlig anskaffning av simuleringsprogram för verktygsframtagning var enligt enkäten: • Supportstödet • Möjlighet till utbildning på högskolenivå • Att utbildningen ges på Svenska • Möjligheten att kunna anställa personal med rätt kompetens inom plåtformningssimulering. • Kostnaden • Överensstämmelsen mellan beräkningsresultat och verkligt utfall !!! Relevanta materialdata för simulering antog de flesta att materialleverantören kunde erbjuda. För verifiering av beräkningsresultaten mot verkligt utfall på de fysiska produkterna så skulle de flesta vilja vända sig till Forskningsinstitut/Universitet för den typen av uppdrag. De flesta företag som sysslar med framtagning av verktyg för plåtformning anser att behovet och potentialen med användning av simuleringsverktyg under framtagningsprocessen kommer att öka kraftigt under en 5 års period. De ansåg att de skulle komma att utnyttja simulering inom en 1 års period och att det kommer att vara allmänt vedertagen teknik vid framtagning av verktyg inom en 3 års period.. 21.

(23) Appendix A.1 Svaren på enkäterna för enstegslösarna A.1.1. AUTOFORM Onestep Kontaktperson Volker Steininger AutoForm Engineering GmbH Technoparkstrasse 1 CH-8005 Zurich Switzerland Phone: +41 1 445 2121 Fax: +41 1 445 2122 E-mail: autoform@autoform.ch http://www.autoform.de/ http://www.ifu.ethz.ch/AutoForm •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? All. •. What is the list price for the software? 16.500 Euro per year o Does the price differ on different platforms? No. •. Is the software "complete" or do I have to purchase some other software for meshing etc.? Prices for these modules? Complete. •. What types of products can you analyse? Deep-drawing!! oCan you analyse tailored blanks with the same thickness or with two different thicknesses? What about the weld? Yes, 2 thicknesses possible. If you want to analyse weld, you need material data of weld line oCan you analyse hydroformed sheet metal? Yes oCan you analyse hydroformed tubes? No. •. What types of products are not possible to analyse? Products with undercutting 22.

(24) •. Is it possible to analyse: o Different blank geometries and flanges? Yes o Draw beads? Yes o Punch forces? Yes o Blank holder forces? Yes o Tribology influence. Yes. •. Can you detect: o Wrinkling? How? Yes geometrical o Stretcher strains Yes o Sheet thinning Yes o Failure (cracking) Yes. •. o Low strain areas Yes Are there limits (in minimum strains e g ) where the software is not recommended) Not that we are aware off, any special reason you ask this?. •. Are there different material models? o Which models? No. •. Could you evaluate the results with FLD? Yes. 23.

(25) •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have). Input Final part geometry 'Tool both surfaces Tool one surface Sheet material Blank shape Pressure forces Tribology Failure criteria. Necessary X. Optional X X. X. In which form Iges,VDA,Catia,Icem Iges,VDA,Catia,Tcem Iges,VDA,Catia,Icem ASCI-Data. X X X X. 24.

(26) A.1.2. FAST FORM 3D Kontaktperson Larsgunnar Nilsson Engineering Research AB Gransbov.29 5E-590 72 Ljungsbro Sweden Phone: +46 (0)13 65670 Fax: +46 (0)13 65411 Email: sales@erab.se http://www.erab.se/ USA: http://www.forming.com/html/ff3d.html Fast_Form3D CAT/Form3D Form3D Distributor: Engineering Research Nordic AB •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? WindowsNT/9X/2000 (PC), UNIX (IBM,SUN,SGI) Limited version Form3D, PC/WindowsNT/9X/2000 only. •. What is the list price for the software? Fast _Form3D USD 18 750:- per year CAT/Form3D USD 22 500:- per year (Will be reduced by the cost of CATIA mesher for a 3-years agreement) Form3D USD 6 000:- per year (Limited version of Fast_Form3D; no Taylor blank, no user defined blank) o Does the price differ on different platforms? No. •. Is the software "complete" or do I have to purchase some other software for meshing etc.? Prices for these? Programs are complete and include pre- & post processing. However, options are available for extended capabilities of Fast_Form3D: - Fast Springback USD 7 500:- per year - Fast Dieface USD 7 500:- per year - Major Undercut, USD 5 000:- per year (package price discount).

(27) •. What types of products can you analyze? o Can you analyze tailored blanks with the same thickness or with two different thicknesses? What about the weld? Yes. Several thicknesses can be given. The weld is handled as a line of thickness discontinuity. o Can you analyze hydro-formed sheet metal? Yes, by assigning were bends occur. o Can you analyze hydro-formed tubes? Yes, with some limitations. Tube must have a limited bending radius.. •. Is it possible to analyze: o Different blank geometries and flanges? Yes o Draw beads? Yes o Punch forces? Yes o Blank holder forces? No, must be assigned o Tribology influence. Only within the Coulomb friction assumption.. •. Can you detect: o Wrinkling? How? Yes. From combination of compressive strains. o Stretcher strains ? o Sheet thinning Yes o Failure (cracking) Yes, following a given FLD o Low strain areas Yes. Are visualized using the Safety Forming diagram. •. Are there limits (in minimum strains e g) where the software is not recommended? No. 26.

(28) •. Are there different material models? All material models follows total plasticity o Which models? 1. Power law hardening plasticity 2. Piece-wise hardening plasticity (user defined stress-strain pairs). •. Can you evaluate the results with FLD? Yes. •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have). Input Final part geometry Tool both surfaces Tool one surface. Necessary Yes No No. Optional. Sheet material. Yes. Blank shape. No. Yes. Pressure forces. No. Yes. Tribology Failure criteria. Yes No. Yes. No Yes. In which form IGES or VDA/FS IGES or VDA/FS. Could be used as alternative part geometry. Material data. Material Data Base supplied with the programs. The user can extend this database. Mesh data. Alternatively, mesh obtained from IGES or VDA/FS surface Input data as magnitude, orientation, and location Coefficient of friction FLD. Defined from strain pairs. 27.

(29) A.1.3. HYPERFORM Kontaktperson: Håkan Carlsson Altair Engineering AB IDEON Research Park Scheelev 15, Alfa-Huset SE-223 70 Lund Sverige Phone: +46 (0)46 286 20 50 Cellphone: +46 (0)705 20 85 82 Fax: +46 (0)46 12 87 45 E-mail: carlsson@altair.com http://www.altair.se/ USA: http://www.altair.com/Products/HyperForm.html. •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? Windows 98, 2000, NT and Unix platforms (SGI, HP, Sun, SGI). •. What is the list price for the software? oDoes the price differ on different platforms? The current price in Scandinavia is 136,800 SEK/year (38 HWU's) for any platform. •. Is the software "complete" or do I have to purchase some other software for meshing etc.? Prices for these? Yes, it is "complete" with state of the art mesher, pre- and post processor and a super-fast solver.. •. What types of products can you analyse? oCan you analyse tailored blanks with the same thickness or with two different thicknesses? What about the weld? Yes, you can easily model tailor welded blanks with same or different thicknesses and material properties. You can track the movement of the weld line between the initial and final part.. 28.

(30) oCan you analyse hydroformed sheet metal? Yes oCan you analyse hydroformed tubes? Not in the current version. •. What types of products are not possible to analyse? Works well for most product geometries so far.. •. Is it possible to analyse: oDifferent blank geometries and flanges? Yes, the effect of different blank geometries can be studied. Flanging feature is currently being developed. oDraw beads? Yes, drawbead locations and associated force levels can be prescribed. oPunch forces? Yes, the punch force output will be available in HF5.0 to be released Dec. 2000. oBlank holder forces? Yes, blankholder force level can be prescribed. oTribology influence. Yes, through Coulomb friction coefficient.. •. Can you detect: oWrinkling? How? Yes, based on strain ratios in the forming limit diagram. Wrinkle areas are identified while post processing. oStretcher strains No oSheet thinning Yes, both thickness values and percentage thinning are available while post processing. oFailure (cracking) Yes, failure areas are indicated on the forming limit diagram. oLow strain areas Yes, low strain areas can be clearly identified.. 29.

(31) •. Are there limits (in minimum strains e g ) where the software is not recommended) Not recommended for forming processes that may involve several draw stages.. •. Are there different material models? oWhich models? The material model incorporates planar anisotropy which can clearly represent the variation of sheet metal properties as a result of the manufacturing process. This model can also be simplified to transverse anisotropy and isotropic materials.. •. Could you evaluate the results with FLD? Yes, FLD data is presented very nicely with clearly identified failure, wrinkling and safe zones using either user defined forming limit curves or automatically calculated failure curves based on material properties.. 30.

(32) •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have) Input Final part geometry. Necessary Yes. Tool both surfaces. No. Tool one surface. Yes. Sheet material Blank shape. Yes No. Pressure forces. Yes. Tribology. Yes. Failure criteria. Optional. Yes. In which form Geometry data (iges, catia, ug etc.) that will be meshed before analysis. If both tool surfaces are present in the geometry data, the mesher can be used to extract one of the surfaces which can then be offset to its midplane. The analysis can be done using either the final part geometry or with the tool geometry with an estimated final part boundary. To study the effect of blank shape, the data is only required during post-processing of results. If exact values are not available, qualitative levels (high, low, medium) can be used. As a typical Coulomb friction coefficient For steel the software can calculate FLDs based on material properties. For Aluminium and other materials user defined failure criteria is recommended which should be input as major and minor strain points.. 31.

(33) A.1.4. PAM-Quickstamp Kontaktpersoner: Mr Marc Lambriks Mr Mark Vrolijk Engineering System International Gebouw Kortland Nieuwe Tiendweg 11 2922 EN Krimpen aan den IJssel The Netherlands Phone: +31 180 514860 Fax: +31 180 518533 E-mail: kdc@esibv.nl http://www.esi.fr •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? PAM-Quikstamp (both the Direct and the Inverse solver) run on Unix and NT platforms. •. What is the list price for the software? 33 000 EUR per Year. •. Is the software "complete" or do I have to purchase some other software for meshing etc.? Prices for these? PAM-Quikstamp Inverse will be complete (as far as the entire FE part is concerned) and is packaged with mesher, pre-processor, solver and post-processor.. •. What types of products can you analyse? oCan you analyse tailored blanks with the same thickness or with two different thicknesses? What about the weld? See below o Can you analyse hydroformed sheet metal? See below oCan you analyse hydroformed tubes? Both PAM-Quikstamp Inverse and Direct solver can handle two sheets with different thicknesses or material properties. PAM-Quikstamp Inverse cannot make a difference between the material and the weld line, whereas PAM-Quikstamp Direct can make a difference by defining a different material property for the heat-affected zone. PAM-Quikstamp Inverse contains a module for tube hydroforming but is rather limited. PAM-Quikstamp Direct cannot do any hydroforming at the moment. All the (tube -) hydroforming options are available from PAM-STAMP. 32.

(34) •. What types of products are not possible to analyse? ???. •. Is it possible to analyse:. Different blank geometries and flanges? Draw beads? Punch forces? Blank holder forces? Tribology influence? •. PAM-Quikstamp Inverse No, the part geometry serves as starting point Yes No Yes Yes, coulomb friction. PAM-Quikstamp Direct Yes, you start with initial blank sheet Yes No Yes Yes, coulomb friction. PAM-Quikstamp Inverse Yes, by FLD. PAM-Quikstamp Direct Yes, by FLD and by special contour Yes, by principal strain contour Yes Yes, by FLD. Can you detect:. Wrinkling? How? Stretcher strains Sheet thinning Failure (cracking) Low strain areas. Yes, by principal strain contour Yes Yes, by FLD Yes, by FLD. •. Are there limits (in minimum strains e g ) where the software is not recommended? ???. •. Are there different material models? No, both PAM-Quikstamp Inverse and PAM-Quikstamp Direct use a simplified material model. Only PAM-STAMP has more advanced material models such as a special model for steel and aluminium plus the possibility to model strain-rate hardening, kinematic hardening etc.. •. Could you evaluate the results with FLD? Yes, all the packages have the possibility to visualize the forming limit curve (FLC) and project the forming limit data (FLD points) on top of this..

(35) •. What input do you need to perform an inverse analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have). Input Final part geometry Tool both surfaces Tool one surface Sheet material. Necessary Yes No No Yes. Optional No No No No. Blank shape. No. Yes. Pressure forces. No. Yes. Tribology. No. Yes. Failure criteria. No. Yes. In which form Structural mesh ??? ??? Material data (stress/strain + normal anisotropic value) One can use the surface definition of the binder to obtain a better analysis The pressure on the blankholder can be used as an input. The friction data can be defined when modelling the die addenda. The failure criteria can be defined beforehand in order to visualize failure in part.. 34.

(36) A.2. Svaren från enkäterna för de inkrementella lösarna A.2.3. ABAQUS/Standard and Explicit Kontaktperson: Jan Granlund FEM-Tech AB Pilgatan 8 SE-721 30 VÄSTERÅS E-Mail: femtech@femtech.se Tfn: 021-126410 Fax: 021-181244. •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? Currently ABAQUS is available on the most common Unix platforms and Windows NT. We expect to see a Linux version in the near future.. •. What is the list price per year for the software? ABAQUS uses a “token” system where the number of tokens required for a specific tasks depends on computer category and products used. Approximately from 25 000 USD per Year. For a more detailed cost analysis, please contact FEM-Tech. •. Does the price differ on different platforms? Please, contact FEM-Tech. •. Is the software “complete” or do I have to purchase some other software for meshing etc? Prices for these? We offer all components for FE-analysis, i.e pre- and postprocessing and solvers. Hardware specific extra options like compilers (if user subroutines will be used) are not included. For Windows NT the X-windows emulator Exceed and Exceed3D is required and must be purchased separately.. •. Is it a user-friendly interface for people with low knowledge of simulations? Yes. •. Is it a need to have programming knowledge? No, unless advanced functions like user subroutines will be used. 35.

(37) •. What types of forming operations can you analyse? o Can you analyse tailored blanks with the same thickness and with different thickness? What about the weld? Yes, concerning the weld it depends of course on available material data and model size may become large o Can you analyse tubular hydroforming? Yes o Can you analyse hydroforming of sheets? Yes. •. What types of products are not possible to analyse? No principal limitations. •. Is it possible to analyse: o Different blank geometries and flanges? Yes o Draw beads? Yes o Punch forces? Yes o Blank holder forces? Yes o Tribology influence? Assuming friction between is referred here. General friction (isotropic, anisotropic for example) can be modelled. In the normal direction ABAQUS can utililize hard contact, or softened contact (some flexibility in the contact point can be introduced). •. Can You detect: o Wrinkling? How? Yes, look at deformed plots o Stretcher strains? Contour plots of strains o Sheet thinning? Contour plots of shell thickness. 36.

(38) o Failure (cracking)? General capabilities for analysing different kinds of failures are available. In particular in ABAQUS /Explicit this can be done with several different failure criteria. o Low strain areas? Contour plots of strains o Springback? How? Normally by removing the tools. The springback can be done using ABAQUS /Standard while the forming analysis usually is done using ABAQUS/Explicit. •. How many and what types of material models (flow criteria) are included in the program? Mises, Hill (anisotropic Mises type) with or without rate dependence. Rate dependent Johnson-Cock plasticity model is also available. There are also pressure dependent models of Drucker Prager type (fricion type material) available.. •. How is the true plastic stress-strain behaviour described? Tabulated data. •. Can you evaluate the results with FLD? General postprocessing capabilities include saving data fields and capabilities to perform analytical operations and combinations which allows easily to construct custom results quantities based on total values of stresses, strains or other output results. For quantities that require time history integration of field output, postprocessing subroutines can be used.. •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have) Input Final part geometry Tool, both surfaces Tool, one surface Sheet material Blank shape Pressure forces Tribology Failure criteria. •. Necessary. Optional x. In which form For evaluations purposes. x x x x x X X. What do you think that makes your software unique compared to others? The combination of a general implicit solver (ABAQUS/Standard) and the explicit solver ABAQUS/Explicit that can be use together and offer a capability to perform analysis sequences “from manufacturing to final product performance).. 37.

(39) A.2.2. AUTOFORM Kontaktperson: Pieter J. van der Weijde Area Manager AutoForm Engineering Deutschland GmbH Emil-Figge-Str. 76-80 D-44227 Dortmund Germany Phone: +49 (0)231 9742 320 Fax: +49 (0)231 9742 322 E-Mail: autoform@autoform.de Pieter J. van der Weijde Area Manager Phone Nr Holland : (++ 31) (0)180 551510 / 552410; Fax Holland : (++ 31) (0)180 551560, E-mail : p.j.vanderweijde@worldonline.nl or pieter@autoform.de. •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? Works on NT, 2000, Unix and Linux (solver only for Linux). •. What is the list price per year for the software? Price lists are not shipped for competitive reasons. Multi year and multi program discounts exist. For large companies who buy many software packages corporate discounts exist. Price is also dependent of the software modules wanted. Our average user pays about 30000 EURO per year. We are considering a special pricing policy for very small companies but has not been worked out completely yet.. •. Does the price differ on different platforms? No. •. Is the software “complete” or do I have to purchase some other software for meshing etc? Prices for these? Software is very complete, fully integrated pre- and post, automatic meshers which read e.g. IGES or VDA from CAD e.t.a. are available and included in license fees. However, additional pre - and post can be purchased when the user feels the need that e.g. pre- and post must be enabled on more machines/places then where solver runs.. 38.

(40) •. Is it a user-friendly interface for people with low knowledge of simulations? Undoubtedly the software currently is the most userfriendly in the world. No knowledge of FE technology or plasticity is needed as long as the user understands metal forming phenomena. All meshing (starting from CAD output), time step determination, mesh refinements and de-refinements are performed fully automatically. Working with the software is till a very large very intuitively like in reality. The software currently runs at least ten times faster (CPU) than the nearest competitor without any sacrifice in accuracy.. •. Is it a need to have programming knowledge? No, Unix or Windows will do. •. What types of forming operations can you analyse? All kinds of deep drawing simulations can be performed.. •. Can you analyse tailored blanks with the same thickness and with different thickness? What about the weld? Yes, with same and different thickness. Sigma-Epsilon curve for weld line can be inputted.. •. Can you analyse tubular hydroforming? Yes with AutoForm HYDRO. •. Can you analyse hydroforming of sheets? Yes. •. What types of products are not possible to analyse? Sandwich and double sheets not possible. •. Is it possible to analyse: o Different blank geometries and flanges? Yes o Draw beads? Yes o Punch forces? Yes o Blank holder forces? Yes o Tribology influence? Yes. 39.

(41) •. Can You detect: o Wrinkling? How? Yes, fully visualised o Stretcher strains? Yes, fully visualised o Sheet thinning? Yes, fully visualised o Failure (cracking)? Yes, fully visualised o Low strain areas? Yes, fully visualised o Springback? How? Yes, fully visualised. N.B. : AutoForm has a Spring Back module which is amongst the most advanced in the world. However, in the land of blind One -Eye is king. We are of opinion that at the current state of the technology nobody can guarantee an accurate prediction of Spring back phenomena in all cases. To the best of our knowledge nobody at the moment has a precise insight in the complex interaction of all parameters and phenomena causing spring back. Therefore the Spring Back module should be used with care. It should rather be used to investigate trends then to fully rely on the precise outcome of computations.. •. How many and what types of material models (flow criteria) are included in the program? There is a relatively voluminous library of steel and aluminium material available within the software. Hill 90 available.. •. How is the true plastic stress-strain behaviour described? Do not know, have to check. •. Can you evaluate the results with FLD? Yes. 40.

(42) •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have) Input Final part geometry. Tool, both surfaces Tool, one surface Sheet material Blank shape Pressure forces. Tribology. Failure criteria. •. Necessary yes/no, i.e or tool geometry no no No (if in library) no yes/no, software helps you Yes/no, software helps you no. Optional yes. In which form CAD. yes yes yes. CAD CAD Usual input parameter units. yes yes. CAD Usual input parameter units. yes. Usual input parameter units. yes. What do you think that makes your software unique compared to others? Combination of unbeaten speed (CPU and man hours), extremely high user friendliness combined with highest accuracy currently possible. N.B. : AutoForm has a variety of software packages all dealing with metal forming !. 41.

(43) A.2.3. LS-DYNA Kontaktperson: Larsgunnar Nilsson Engineering Research AB Gransbov.29 590 72 Ljungsbro Sverige Phone: +46 (0)13 65670 Fax: +46 (0)13 65411 Email: sales@erab.se http://www.erab.se/ Engineering Research is the distributor of LS-DYNA in the Nordic Countries and the Baltic States. •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? LS-DYNA runs on NT, Unix and Linux LS-DYNA can be run on parallel computers .. •. What is the list price per year for the software? Price on NT platforms starts at USD 9.000 per year, On Linux and Unix the license fee start at USD 15.000 per year, depending on computer platform and number of users. •. Does the price differ on different platforms? On Unix and Linux the license fee depends on computer platform and number of users.. •. Is the software “complete” or do I have to purchase some other software for meshing etc? Prices for these? The LS-DYNA package includes the preprocessor LS-INGRID and the postprocessor LS-POST. LS-INGRID will be replaced by a new preprocessor in the near future. For sheet metal forming we recommend the special purpose pre - and postprocessor eta/DYNAFORM. The licence fee of eta/DYNAFO RM without LS-DYNA is USD 6.000:- on WindowsNT and USD 12.000 on Unix per year. Also other pre&postprocessors are available from us.. •. Is it a user-friendly interface for people with low knowledge of simulations? LS-DYNA is only recommended for persons with a good knowledge in non-linear FE analysis.. 42.

(44) • •. Is it a need to have programming knowledge? No. What types of forming operations can you analyse? All types of forming operations; including multi-step forming operations.. •. Can you analyse tailored blanks with the same thickness and with different thickness? What about the weld? Yes. The weld can either be treated as a line discontinuity in thickness or as a special material with special material properties and a finite thickness and width.. •. Can you analyse tubular hydroforming? Yes, also the multi-step forming operation bending, tool closure, calibration, unloading etc.. •. Can you analyse hydroforming of sheets? Yes, including all steps.. •. What types of products are not possible to analyse? None that we are aware of.. •. Is it possible to analyse: o Different blank geometries and flanges? Yes. o Draw beads? Yes, several options. o Punch forces? Yes. o Blank holder forces? Yes. o Tribology influence? Yes.. •. Can You detect: o Wrinkling? How? Yes. Both from the Forming Limit Diagram (FLD), from Current Stiffness parameter and from visualisation in the postprocessing phase. o Stretcher strains? In order to capture stretcher strains you need to have the pronounced yield plateau included in your material model. This is possible with LS-DYNA. The stretcher strain can then be detected from the FLD. o Sheet thinning? Yes. o Failure (cracking)? Yes.. 43.

(45) o Low strain areas? Yes. o Springback? How? Yes. Springback is found from simulating the unloading process either explicitly or implicitly. •. How many and what types of material models (flow criteria) are included in the program? There are 32 plasticity and visco-plasticity models in LS-DYNA. Flow criteria: von Mises, Hill planar anisotropy, Hill transversly anisotropy, Barlat 3-parameter anisotropy, Barlat 9 parameter anisotropy, Gurson, Bamman, Johnson-Cook, Zerylli-Armstrong, etc. •. How is the true plastic stress-strain behaviour described? LS-DYNA uses incremental (also called flow) plasticity, which is the most accurate and state-of-the-art plasticity theory.. •. Can you evaluate the results with FLD? Yes.. •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have) Input Final part geometry Tool, both surfaces Tool, one surface Sheet material Blank shape Pressure forces. Necessary -. Tribology. x. Failure criteria •. x x x x. Optional x. x. x. In which form IGES, VDA or FE-mesh IGES, VDA or FE-mesh Material data FE-model Force-displacement or equivalent (prescribed displacement of punch etc) Coulomb frictional coefficent or viscous flow coefficent Strain at failure, FLD. What do you think that makes your software unique compared to others? It is the most general and accurate program for simulation of forming operations. LS-DYNA is widely spread all over the world. In metal forming operations there are more than 25 user companies/institutes in the Nordic Countries. LS-DYNA is used by the Swedish car manufacturers and by many suppliers. Because of its accuracy, LS-DYNA is very well suited for tool design verifications (digital prototyping).. 44.

(46) A.2.4. MARC Kontaktperson: Ulf Karlsson MSC.Software Nordic Solution Group Datavagen 14A 436 32 Askim Sverige Phone: +46 (0) 31 –7485990 Fax: +46 (0) 31 –7485999 E-mail: ulf.karlsson@mscsoftware.com http://www.marc.com •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? Answer: NT, Linux, Unix. •. What is the list price per year for the software? The paid up price for the solver (MSC.Marc) and a pre/post-processor (MSC.Mentat/MSC.Patran) is about 60 kEURO (local network license). The maintenance package (upgrade and hotline support) is 20 % of the list price (paid in advance per year). o Does the price differ on different platforms? Answer: The price does not differ per platform.. •. Is the software “complete” or do I have to purchase some other software for meshing etc? Prices for these? Answer: The software as mentioned above is complete with the exception of: - automatic remeshing during the analysis which currently only works for 2D (plane strain and axi-symmetric analyses) - DDM (Domain Decomposition): the option to run analyses in parallel. •. Is it a user-friendly interface for people with low knowledge of simulations? Answer: Yes. •. Is it a need to have programming knowledge? Answer: No. 45.

(47) •. What types of forming operations can you analyse? Answer: - forging - extrusion - cutting - welding - hydro forming - super plastic forming - deep drawing - blow moulding - glass forming - casting - stretch forming - rolling o Can you analyse tailored blanks with the same thickness and with different thickness? What about the weld? Answer 1: Blanks with variable thickness can be taken into account. Answer 2: The weld can be taken into account if it comes to different material properties, sheet thickness, etc.. o Can you analyse tubular hydroforming? Answer: Yes o Can you analyse hydroforming of sheets? Answer: Yes •. What types of products are not possible to analyse? Answer: A process that can not be analysed is injection moulding but for this purpose there is a coupling with injection moulding packages like C-Mold.. •. Is it possible to analyse: o Different blank geometries and flanges? Answer: Yes o Draw beads? Answer: No o Punch forces? Answer: Yes o Blank holder forces? Answer: Yes o Tribology influence? Answer: Not via real hydrodynamic contact but via a subroutine in which the user can define the friction coefficient on the basis of all kind of parameters.. 46.

(48) •. Can You detect: o Wrinkling? How? Answer: Yes, because MSC.Marc is an implicit code this is automatically in. o Stretcher strains? Answer: Yes o Sheet thinning? Answer: Yes o Failure (cracking)? Answer: Yes o Low strain areas? Answer: Yes o Springback? How? Answer: Yes, automatically taken into account because MSC.Marc is implicit.. •. How many and what types of material models (flow criteria) are included in the program? Answer: In MSC.Marc one can use flow criteria with: - isotropic hardening - kinematic hardening - combined hardening The most frequently used flow criteria that are available are: - Von Mises (isotropic and orthotropic Hill) - Mohr Coulomb (linear as well as parabolic) Finally there are a number of methods to define the stress-strain curves, namely: - Piecewise linear - Power law - Rate power law - Johnson-Cook - Kumar - User-subroutine. •. How is the true plastic stress-strain behaviour described? Answer: As a curve or a function (see above) giving the true stress-versuslogarithmic strain.. •. Can you evaluate the results with FLD? Answer: No, this option is not yet available. 47.

(49) •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have) Input Final part geometry Tool, both surfaces Tool, one surface Sheet material Blank shape Pressure forces Tribology Failure criteria. •. Necessary. Optional. In which form. X. IGES, ACIS, STL, VDAFS IGES, ACIS, STL, VDAFS Text (material data) IGES, ACIS, STL, VDAFS If the process is driven by a pressure Friction coefficients Text (material data). X X X X X X. What do you think that makes your software unique compared to others? Answer: - MSC.Marc is an implicit code, which means that phenomena like elastic spring back but also buckling and wrinkling are automatically taken into account. - With MSC.Marc one has the opportunity to run analyses in parallel, which means the speed of the analyses increases linearly with the number of CPU´s used. - In MSC.Marc one has the option to use so-called adaptive mesh refinement. This means that during the analysis the finite element mesh is automatically refined based on stress gradients, strain gradients, contact, temperature,….. etc. - When using MSC.Marc one also has the guarantee of working with a software company that has a high level technical support locally available. - 50% of the core development of MSC.Marc is done in Europe. This gives us the opportunity to react in a more direct way to requests coming for European prospects and customers.. 48.

(50) A.2.5. PAM-STAMP Kontaktpersoner: Mr Marc Lambriks Mr Mark Vrolijk Engineering System International Gebouw Kortland Nieuwe Tiendweg 11 2922 EN Krimpen aan den IJssel The Netherlands Phone: +31 180 514860 Fax: +31 180 518533 E-mail: kdc@esibv.nl http://www.esi.fr. •. On what platforms does the software work (NT, Unix, Linux)? Pre/Post/Solver : Unix From jan. 2001: NT porting via EXCEED End 2001: native NT Linux is under investigation at the moment. Optris is available under Unix and NT (native).. •. What is the list price per year for the software? Pricing depends on the required options in the software, but for a standard (sheet metal forming) solution the price will be € 34.000,= per year. This price includes all pre-processing, solver, post-processing, automatic meshers (including automatic filleting), manuals and support via phone/fax/e-mail.. •. Does the price differ on different platforms? Yes, the above-mentioned price is for ‘average’ workstations but will be applicable for the most common Unix and NT platforms. Further pricing information can be obtained by specifying the platforms.. •. Is the software “complete” or do I have to purchase some other software for meshing etc? Prices for these? The above-mentioned price includes: automatic mesher (DELTAMESH and DELTAFILLET), pre-processor (GENERIS), solver (PAM-STAMP), post-processor (PAMVIEW). This will enable the user to perform standard sheet metal forming calculations. Other options can be acquired separately, such as: user-routines (friction, material models) € 5.000,= per year flanging € 4.000,= per year tube-bending € 4.000,= per year 49.

(51) •. Is it a user-friendly interface for people with low knowledge of simulations? People familiar with the stamping process can perform the basic stamping simulations after a training of approximately 2/3 days.. •. Is it a need to have programming knowledge? For basic usage of the software a user does not need to have programming knowledge. Once user-routines are required (user defined friction or material model, Fortran knowledge is needed in order to define the models.. •. What types of forming operations can you analyse? o Depending on the acquired options, the user can simulate the following actions using PAM-STAMP: Sheet metal forming: Gravity simulation Closing of blankholder Deepdrawing (Single action/Double action/Double action with support/Triple action/Mechanical press) Flanging Cutting Trimming Drawslits Dent resistance Plastic forming Composite forming Super-plastic forming Springback Tube bending Hydroforming Aquadrawing. •. Can you analyse tailored blanks with the same thickness and with different thickness? What about the weld? Both cases can be analysed. The welding line can be represented in three different manners: as a row of elements between the two blanksheets with special properties for these elements as spotwelds with specific failure characteristics two sheets with shared nodes along the welding line In the postprocessor, the weld can be analysed separate for cases 1 and 2.. •. Can you analyse tubular hydroforming? Yes. 50.

(52) •. Can you analyse hydroforming of sheets? Yes. •. What types of products are not possible to analyse? Difficult to mention products by name, it is easier to mention the processes that PAM-STAMP cannot model, such as forging due to the lack of adaptive meshing for solid elements.. •. Is it possible to analyse: o Different blank geometries and flanges? Yes o Draw beads? Yes o Punch forces? Yes o Blank holder forces? Yes o Tribology influence? Yes (either defined as Coulomb friction coefficient or by defining a more advanced user-defined friction model). •. Can You detect: o Wrinkling? How? Yes, the wrinkles are visualized in the postprocessor o Stretcher strains? Yes o Sheet thinning? Yes o Failure (cracking)? Yes o Low strain areas? Yes o Springback? How? Yes, separate calculation has to be performed after the stamping simulation: both implicit (quick) and explicit (accurate) are possible.. 51.

(53) •. How many and what types of material models (flow criteria) are included in the program? fictious material for tools elastic model anisotropic elastic plastic model aluminium nonlinear viscoelastic plastic forming nonlinear viscoelastic hyperelastic multilayered shell – composite thermo-visco-elastic matrix with elastic fiber. •. How is the true plastic stress-strain behaviour described? In total there are five models to define the stress/strain behaviour: Multi-section definition (7 segments defined by plastic stress and plastic modulus) Krupkowsky definition (analytical law) Power law (analytical law) Curve definition (curve defined by s-e per strain rate, multiple strain-rates possible) Kinematic definition (definition according to LeMaitre-Chaboche) Next to that, each model can be coupled to a strain-rate dependency model to model the velocity dependency of the model.. •. Can you evaluate the results with FLD? Yes, if the FLD is part of the input deck, elements exceeding the limit curve will be eliminated from the calculation: cracks are visual in the postprocessor. Else, the FLD can be read in the postprocessor and each element will be represented in the FLD.. 52.

(54) •. What input do you need to perform an analysis? (Use the table below and mark/fill in which form the input must have) Input Necessary Optional In which form Final part + IGES,CADDS,VDA,Neutral,CATIA,Ideas, geometry Patran, Nastran,Mef/Mosaic, Styler, Ansys, Dyna, Elfine Tool, + See Tool, one surface both surfaces Tool, one + IGES,CADDS,VDA,Neutral,CATIA,Ideas, surface Patran, Nastran,Mef/Mosaic, Styler, Ansys, Dyna, Elfine. Sheet + Material parameters: density, thickness, Ematerial modulus, hardening coefficients/law (optional: Hill constants/Lankford coefficient, rolling direction, strain rate parameters) Blank + IGES,CADDS,VDA,Neutral,CATIA,Ideas, shape Patran,Nastran,Mef/Mosaic, Styler, Ansys, Dyna, Elfine. Simple forms can be created within GENERIS Pressure + Mpa forces Tribology + Coulomb friction coefficients Failure + FLD criteria. •. What do you think that makes your software unique compared to others? High accuracy Accurate wrinkling prediction Both explicit and implicit solution for springback A very wide variety of products can be analysed Very large customer-base Coupling with other PAM software, such as PAM-CRASH / SYSWELD (foreseen). The excellent and world-wide support.. 53.

(55)

No results found