Shaping and forming

Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM

© Fraunhofer IWM

Forming tools and processes can designed much faster and cheaper with the aid of numerical simulations than through trial and error. This is why we develop models that describe material behavior and apply them to industrial processes. We determine material and process parameters using experimental methods and material models expressed on a smaller scale.

Services

  • Process simulations for forming technology.
  • Calculation of deformation and recrystallization textures.
  • Development of material models.
  • Numerical implementation of material models.
  • Description of the thermodynamics and kinetics of phase forming processes.
  • Determination of thermophysical data.
  • Determination of material properties.
  • Parameter identification.

Publications

Publications of group shaping and forming:

  • Butz, A.; Gröbel, D.; Merklin, M.; Rösel, S.; Koch, A.; Praxisnahe Versagensbeschreibung in der Blechumformung – Vergleich zwischen dem mikromechanischen Schädigungsmodell nach Gurson-Tveergard-Needleman und dem Grenzformänderungsschaubild; in Tagungsband Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. EFB, 33. Kolloquium Blechverarbeitung 2013; Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung, Druckteam GmbH Hannover (2013) 371-384; 323/2013
  • Helm, D.; Baiker, M.; Bienger, P.; Experimental investigations and multiscale modeling of the microstructure evolution and the mechanical properties of a ferritic steel grade during the production process; in Proc. of 11th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes NUMIFORM 2013, AIP Conf. Proc. 1532; AIP Publishing LLC, Melville, N.Y., USA (2013) 197-205; 560/2013
  • Tritschler, M.; Vorhersage der Rückfederung beim Umformen von nichtrostendem Edelstahl; Wt Werkstatttechnik online 103 (2013) 794-795; 707/2013
  • Tritschler, M.; Butz, A.; Vorhersage der Rückfederung bei der Kaltumformung von Titanblechen; Wt Werkstatttechnik online 10 (2012) 716-717; 173/2012
  • Zapara, M.; Tutyshkin, N.; Müller, W.H.; Growth and closure of voids in metal at negative stress triaxialities; Key Engineering Materials 554-557 (2013) 1125-1132; 159/2013

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  • Bachurin, D.V.; Gumbsch, P.; Elastic and plastic anisotropy after straining of nanocrystalline palladium; Physical Review B 85 (2012) 085407 1-9; 177/2012
  • Butz, A.; Helm, D., Simulationsbasierte Untersuchung der Eigenschaften von Bauteilen aus Kupfer am Beispiel der Fertigungskette von Solarzellenverbindern, Metall 66 (2012) 28-31; 117/2012
  • Schwaiger, R.; Weber, M.; Moser, B.; Gumbsch, P.; Kraft, O., Mechanical assessment of ultrafine-grained nickel by microcompression experiment and finite element simulation, Journal of Materials Research 27 (2012) 266-277; 178/2012
  • Syha, M.; Rheinheimer, W.; Baurer, M.; Lauridsen, E.M.; Ludwig, W.; Weygand, D.; Gumbsch, P.; Three-dimensional grain structure of sintered bulk strontium titanate from X-ray diffraction contrast tomography; Scripta Materialia 66 (2012) 1-4; 182/2012

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  • Helm, D.; Butz, A.; Raabe, D.; Gumbsch, P.; Microstructure-based description of the deformation of metals: theory and application, in Proc. of 1st World Congress on Integrated Computational Materials Engineering ICME 2011; Collins, P.; Allison, J.E.; Spanos, G. (Eds.); John Wiley, Hoboken, USA (2011) 89-98
  • Helm, D.; Butz, A.; Raabe, D.; Gumbsch, P., Microstructure-based description of the deformation of metals: theory and application, JOM – Journal of the The Minerals, Metals & Materials Society (TMS) 63/4 (2011) 26-33, M46/2011; Full text in Fraunhofer Publica
  • Kadkhodapour, J.; Butz, A.; Rad, S.Z., Mechanisms of void formation during tensile testing in a commercial, dual-phase steel, Acta Materialia 59/7 (2011) 2575-2588, M81/2011; full text in Fraunhofer publica
  • Kadkhodapour, J.; Butz, A.; Ziaei-Rad, S.; Schmauder, S., A micro mechanical study on failure initiation of dual phase steels under tension using single crystal plasticity model, International Journal of Plasticity 27/7 (2011) 1103-1125, M82/2011; Full text in Fraunhofer Publica
  • Maas, P., Phänomenologische Modellierung des Warmfließverhaltens einer NiCrMoFe-Legierung, in Tagungsband des XXX. Verformungskundlichen Kolloquiums; Lehrstuhl für Umformtechnik der Montan Universität Leoben (Hrsg.); Leoben, Österreich (2011) 23-29
  • Sandfeld, S.; Hochrainer, Z.; Zaiser, M.; Gumbsch, P., Continuum modeling of dislocation plasticity: theory, numerical implementation, and validation by discrete dislocation simulations, Journal of Material Research 26 (2011) 623-632
  • Senger, J.; Weygand, D.; Kraft, O.; Gumbsch, P., Dislocation microstructure evolution in cyclically twisted microsamples: a discrete dislocation dynamics simulation, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 19 (2011) 074004 1-16
  • Schmitt, W.; Butz, A.; Rist, T., Kontinuumsmechanische Simulation von Steckverbinder-Elementen, Metall – Fachzeitschrift für Metallurgie 64/11 (2010) 419-420

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  • Baiker, M.; Helm, D., Modellierung und Simulation des Tiefziehverhaltens einphasiger Stähle am Beispiel von DC04, in Tagungsband »Prozessketten in der Fertigung: Wechselwirkung, Modellbildung und Bewertung von Prozesszonen«; Papst, R.; Nestler, B.; Schulze, V.; Baiker, M.; Helm, D. (Hrsg.), Shaker Verlag, Aachen (2010) 21-25
  • Bienger, P.; Helm, D., Mikrostrukturentwicklung in Walzprozessen am Beispiel von DC04 in Tagungsband »Prozessketten in der Fertigung: Wechselwirkung, Modellbildung und Bewertung von Prozesszonen«; Papst, R.; Nestler, B.; Schulze, V.; Bienger, P.; Helm, D. (Hrsg.), Shaker Verlag, Aachen (2010) 5-9
  • Butz, A., Numerische Modellierung von Dualphasenstählen bei der Herstellung, Verarbeitung und im Bauteil, in Tagungsband T31 des 30. EFB-Kolloquiums Blechverarbeitung, EFB, Hannover (2010) 399-409
  • Butz, A., On the modeling of dual phase steels: microstructure-based simulation from the hot rolled sheet to the deep drawn component, in Proc. of 13th ESAFORM Conference on Material Forming; Ceretti, E.; Giardini, C. (Eds.), Springer, Paris, Frankreich (2010) 73-76
  • Butz, A., Zum Stand der virtuellen Werkstoffentwicklung: Vom Halbzeug zum Crash LS-DYNA Forum 2010; DYNAmore, Stuttgart (2010) C-II-5 – C-II-16
  • Butz, A.; Helm, D., Virtuelle Werkstoffcharakterisierung für die Umformsimulation, wt Werkstattstechnik online 100/10 (2010) 817-818
  • Descas, R.; Helm, D., Mikromechanisch basierte Modellierung der Umformgrenzen von Blechwerkstoffen, in Klausurtagung Grako 1483; Pabst, R.; Nestler, B.; Schulze, V. (Hrsg.), Shaker Verlag, Aachen (2010)131-136
  • Helm, D., Thermomechanical representation of the stored energy during plastic deformation International Journal of Materials Research 101/8 (2010) 972-980
  • Sandfeld, S.; Hochrainer, T.; Gumbsch, P.; Zaiser, M.;Numerical implementation of a 3D continuum theory of dislocation dynamics and application to micro-bending;The philosophical magazine 90 (2010), No.27-28, 3697-3728; full text in Fraunhofer publica

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  • Eisenlohr, P.; Tjahjanto, D.D.; Hochrainer, T.; Roters, F.; Raabe, D., Comparison of texture evolution in fcc metals predicted by various grain cluster homogenization schemes, Int. J. Mater. Res. (2009) accepted
  • Prakash, A.; Lebensohn, R. A., Simulation of micromechanical behavior of polycrystals: finite elements versus fast fourier transforms, Materials Science and Engineering, 17 (2009) 1-16, full text in Fraunhofer publica
  • Prakash, A.; Riedel, H., Modeling the evolution of texture and grain shape in Mg alloy AZ31 using the crystal plasticity finite element method, Computational Materials Science 45/3 (2009) 744-750
  • Prakash, A.; Weygand, S.M.; Riedel, H., Modeling the evolution of texture and grain shape in Mg alloy AZ31 using the crystal plasticity finite element method, Computational Materials Science, In Press (2009)

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  • Butz, A.; Klinkel, S.; Wagner, W., A geometrically and materially non-linear piezoelectric threedimensional-beam finite element formulation including warping effects, Int. Journal for Numerical Methods in Engineering 76 (2008) full text in Fraunhofer publica
  • Helm, D.; Jaeger, R.; Ebel, D., Simulationsgestützte Auslegung von FGL-Bauteilen, Konstruktion, 7/8 (2008)
  • Helm, D., Hochrainer, T.; Prakash, A., Modellierung und Simulation höher- und höchstfester Stähle, Konstruktion 6 (2008) full text in Fraunhofer publica
  • Prakash, A.; Hochrainer, T.; Reisacher, E.;Riedel, H., Twinning Models in Self-Consistent Texture Simulations of TWIP Steels, steel research int. 79 (2008) No. 8, 645-652
  • Riedel, H.; Andrieux, F.; Walde, T.; Karhausen, K.-F., The formation of edge cracks during rolling of metal sheet, steel research international, 10 (2007)

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