Browsing by Author "Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. MBA)"

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Aufbau und Charakterisierung von aerostatischen Schmiersystemen für das Tiefziehen
(Stuttgart : Institut für Umformtechnik, 2020) Wörz, Christoph; Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. MBA)
In der Blechumformung besteht derzeit ein verstärktes Interesse an der Reduktion bzw. Vermeidung von mineralölbasierten Schmierstoffen. Neben ökonomischen Faktoren liegt das Anliegen zum Verzicht auf mineralölbasierte Schmierstoffe vor allem in ökologischen Aspekten begründet. Ein vollständig neuer Forschungsansatz für das Trockenumformen stellt die Anwendung von aerostatischen Schmiersystemen für das Tiefziehen dar. Mit dieser Arbeit wurde nun wissenschaftlich untersucht, ob sich aerostatische Schmiersysteme aus technischer Sicht für das schmierstofffreie Tiefziehen eignen. Um diese Fragestellung ganzheitlich beantworten zu können, wurde zunächst analysiert, welche Reibungsmechanismen in einem aerostatischen Schmiersystem beim Tiefziehen wirken und welche Faktoren die Reibungskräfte beeinflussen. Als geeigneter Zwischenstoff für die aerostatische Schmierung wurden gasförmiger Stickstoff und flüssiges Kohlendioxid ausgewählt. Mithilfe eines induktiven Forschungsansatzes und empirischen Grundlagenversuchen konnten Annahmen über die wirkenden Einflussfaktoren auf das Tribo-System mit aerostatischer Schmierung aufgestellt werden. Diese Annahmen wurden im Folgenden erweitert untersucht, indem der Aggregatzustand in der Wirkfuge mit einem neu entwickelten Prüfstand mit optischer Zugänglichkeit zur Reibungszone untersucht sowie Temperaturmessungen in der Kontaktzone, Spalthöhenmessungen, Streifenziehversuche mit gasförmigem Kohlendioxid und umfangreiche Strömungssimulationen durchgeführt wurden. Es zeigte sich, dass das Druckniveau des Zwischenstoffes in der Wirkfuge zwischen den Kontaktpartnern maßgeblich durch die Gestaltung der Mikrodüsen und des Einspeisedrucks beeinflusst wird. Das vorliegende Druckniveau des Zwischenstoffes beeinflusst wiederum die reale Kontaktfläche zwischen den Reibungspartnern und das lokale Belastungskollektiv. Zudem tritt bei der aerostatischen Schmierung ein verstärkter Einfluss der chemischen Oberflächenbeschaffenheit der Kontaktpartner auf. Bei der Verwendung von flüssigem Kohlendioxid bildet sich zudem eine flüssige Zwischenschicht mit darin befindlichen Trockeneispartikeln. Indem ein erstes empirisches Reibungsmodell für die aerostatische Schmierung in einem Tiefziehprozess aufgestellt wurde, konnten die Annahmen zu den Einflussfaktoren auf die Reibung validiert und die Reibungszahl im Streifenziehversuch für ein ausgewähltes Tribo-System relativ genau prognostiziert werden. Zudem konnten mit diesen Untersuchungen die optimalen Düsengeometrien zur Erzielung minimaler Reibungskräfte bestimmt werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein Tiefziehwerkzeug mit aerostatischer Schmierung für das Tiefziehen eines Rechtecknapfes aufgebaut und damit experimentell die Einsatzmöglichkeiten bzw. Grenzen von aerostatischen Schmiersystemen beim Tiefziehen bestimmt. Mit diesem Werkzeug konnte erstmalig ein Trockenumformprozess mit aerostatischer Schmierung ohne mineralölhaltigen Schmierstoff erfolgreich realisiert werden. Dabei konnten die Ziehkräfte stark reduziert sowie das Prozessfenster für das Tiefziehen und die maximale Ziehtiefe gegenüber der Verwendung einer konventionellen Schmierung deutlich gesteigert werden. Als mögliche Einsatzgebiete für die aerostatische Schmierung ergeben sich Tiefziehoperationen von gängigen Tiefziehstählen, bei denen aus ökologischen oder anwendungsspezifischen Gründen auf mineralölbasierte Schmierstoffe verzichtet werden soll. Neben dem Aspekt der Trockenumformung und den extrem niedrigen Reibungszahlen bietet die aerostatische Schmierung die Möglichkeit, die Reibungskraft während des Tiefziehprozesses in ihrer zeitlichen und örtlichen Wirkung spezifisch anzupassen. Zwar eignet sich die aerostatische Schmierung nicht für alle Anwendungen in der Blechumformung, da beim Ziehen von Werkstoffen mit hoher Adhäsionsneigung hohe Reibungskräfte auftreten und zudem ein komplexer Werkzeugaufbau für die aerostatische Schmierung erforderlich ist. Für bestimmte Tribo-Systeme sind die niedrigen Reibungskräfte und deren spezifische Anpassung jedoch von besonderem Vorteil. Neben dem Einsatz zur Vermeidung von mineralölbasierten Schmierstoffen ergeben sich somit für die aerostatische Schmierung zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten in der Blechumformung, wofür mit dieser Arbeit erste theoretische und auch praktische Grundlagen gelegt wurden.
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Ein Beitrag zur Charakterisierung der Verbindungsfestigkeit von flächigen Mehrschichtverbunden in der Blechumformung
(Stuttgart : Institut für Umformtechnik, 2020) Hofmann, Dennis; Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. MBA)
In der Automobil- und Luftfahrtindustrie werden verstärkt maßgeschneiderte Produkte bzw. Halbzeuge eingesetzt, um die anspruchsvollen Vorgaben in Bezug auf Leichtbaupotential, Materialeinsparung und Energieeffizienz zu erfüllen. Neben Tailor Welded Blanks und Tailored Rolled Blanks gehören auch die Mehrschichtverbunde zur Gruppe dieser maßgeschneiderten Produkte, welche die Vorteile einer geringen Dichte mit schall- bzw. vibrationsdämpfenden Eigenschaften vereinen. Der Einsatz von Mehrschichtverbunden, insbesondere der der kraft- und stoffschlüssig gefügten Doppelplatinen und Sandwichbleche, findet jedoch derzeit noch wenig Akzeptanz in industriellen Produkten. Der Grund dafür besteht in der bisher unzureichenden Auslegung und Charakterisierung der Verbindungsfestigkeit dieser Halbzeuge. Die Zielsetzung dieser Arbeit besteht daher einerseits in der Charakterisierung und Auslegung der Verbindungsfestigkeit von kraft- und stoffschlüssigen Mehrschichtverbunden in der Blechumformung und anderseits in der systematischen Entwicklung von Möglichkeiten zur Funktionsintegration in kraftschlüssig gefügte Mehrschichtverbunde. Im ersten Teil der Arbeit werden die mechanisch technologischen Kennwerte aus Grund- und Modellversuchen für die numerische Simulation von kraftschlüssigen Mehrschichtverbunden aus Blechen erarbeitet. Diese Kennwerte werden sowohl für die Umformung der Verbunde als auch für die Charakterisierung der Verbindungsfestigkeit verwendet. Für die numerischen Berechnungen des Kraftschlusses zwischen den Bauteilen nach der Umformung werden in diesem Teil der Arbeit insbesondere das tribologische System zwischen den beiden Platinen nach dem Umformen und die kinematische Verfestigung des Blechwerkstoffs charakterisiert. Aufbauend darauf wird die Rückfederungskraft von monolithischen Blechwerkstoffen analytisch, numerisch und experimentell ermittelt, um das Potential zum flächigen Fügen von Platinen durch gemeinsames Umformen, welches als Gemeinsamtiefziehen bezeichnet wird, bewerten zu können. Beim Gemeinsamtiefziehen werden zwei Platinen ohne Verwendung von zusätzlichen Verbindungselementen sowie thermischer und chemischer Verbindung von deren Oberflächen gemeinsam miteinander tiefgezogen, sodass eine flächige Verpressung entstehen kann, wenn die Zargenbereiche senkrecht stehende Flächenanteile aufweisen. Konische Bauteile übertragen beispielsweise keine oder nur geringe Verbindungsfestigkeiten. Die Verbindungsfestigkeit, welche durch eben diese flächige Verpressung durch Gemeinsamtiefziehen entsteht, wird anschließend experimentell analysiert und die werkstoff-, prozess- und bauteiltechnischen Einflussfaktoren werden quantifiziert. Die Verbindungsfestigkeit der gemeinsam tiefgezogenen Mehrschichtverbunde wird weiterhin durch numerische Grundlagenuntersuchungen analysiert, um die erzeugte Verbindungsfestigkeit ohne aufwendige experimentelle Grundsatzuntersuchungen vorhersagen zu können. Grundlage der Charakterisierung der Verbindungsfestigkeit stellen FEM-Berechnungen aus Schalen- und Volumenelementen dar, welche aus einer Mehrstufensimulation aufgebaut werden. Durch strukturmechanische Simulationen kann zusätzlich der Einfluss von der Struktursteifigkeit in Abhängigkeit von der Verbindungsfestigkeit aufgezeigt werden. Abschließend wird ein empirisch-numerisches Prognosemodell zur Vorhersage der Verbindungsfestigkeit von gemeinsam tiefgezogenen Mehrschichtverbunden für rotationssymmetrische Bauteile abgeleitet und validiert. Dieses Modell gilt für die in dieser Arbeit aufgestellten Randbedingungen (z.B. annährend senkrechte Zarge des Bauteils). Im zweiten Teil der Arbeit wird das Gemeinsamtiefziehen auf mögliche industrielle Anwendungen übertragen. Neben dem Fügeprozess des Gemeinsamtiefziehens werden Versteifungs- bzw. Befestigungselemente einstufig in den Mehrschichtverbund integriert, sodass Montagezeiten verkürzt, Hilfsfügeelemente (z.B. Nieten) subsituiert und Zusatzfunktionen (z.B. Drehmomentübertragung) geschaffen werden. Die im Rahmen dieser Arbeit hergestellten kraftschlüssigen Mehrschichtverbunde können beispielsweise ein Drehmoment in Fail-Safe-Anwendungen bis zu 80 Nm übertragen (vgl. Kap.5). Im dritten Teil dieser Arbeit wird die Ermittlung der Verbindungsfestigkeit von stoffschlüssig gefügten Mehrschichtverbunden (Sandwichbleche) betrachtet, da die zuvor betrachteten kraftschlüssig gefügten Mehrschichtverbunde aufgrund der Reibungskräfte nur begrenzte Verbindungsfestigkeiten erreichen. Nachteile dieser Verbunde bestehen in der ungenauen numerischen Vorhersagbarkeit des Versagens der Klebstoffzwischenschicht, sowie in der aufwendigen Kennwertermittlung und der Charakterisierung des Delaminationsverhaltens. Aus diesem Grund wird eine neue inverse Methodik zur Kennwertermittlung von Sandwichblechen auf Basis eines mehrachsigen Laborversuchs vorgestellt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine präzise Vorhersage des Zwischenschichtversagens von dünnen Klebschichten in Sandwichblechen in der Blechumformung. Der wesentliche Erkenntnisgewinn dieser Arbeit besteht daher einerseits in der Vorhersage der Verbindungsfestigkeit zweier gemeinsam umgeformter Platinen nach der Umformung und anderseits in der verbesserten Vorhersage des Zwischenschichtversagens von dünnen Klebeschichten. Die mit dieser Arbeit vorliegenden neuen Vorhersagemöglichkeiten, insbesondere im Bereich der kraftschlüssig gefügten Mehrschichtverbunde, bieten langfristig neue Konstruktions- und Auslegungsmöglichkeiten für flächig zu fügende Blechbauteile. Die in dieser Arbeit durchgeführten Grundlagenuntersuchungen sollten zukünftig dazu verwendet werden, um die Verbindungsfestigkeit von komplexeren Bauteilen vorherzusagen. Eine Kombination aus Form- und Kraftschluss kann dabei die übertragbare Verbindungskraft erhöhen. Denkbar sind beispielweise Anwendungen aus dem Design-, Verpackungs- oder Korrosionsschutzbereich, welche keine großen mechanischen Beanspruchungen der Bauteile in der Betriebs- und Nutzungsphase erfahren und unterschiedliche Ansprüche an die Funktion von innerem und äußerem Bauteil fordern.
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Kompensationsstrategien von Rückfederungseffekten beim Umformen von hochfesten Stahlblechwerkstoffen
(Stuttgart : Institut für Umformtechnik, 2020) Radonjić, Ranko; Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. MBA)
Die ständigen Bestrebungen zur Reduzierung der CO2-Emissionen führen in der Automobilindustrie zur höheren Anforderungen an den Karosserieleichtbau. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurde der Schwerpunkt der Entwicklungen der letzten Jahre auf die Reduzierung des Karosseriegesamtgewichts durch den Einsatz von Leichtbauwerkstoffen sowie Blechen mit geringerer Dicke gelegt. Diese Tendenzen führen zu einem verstärkten Einsatz von hoch- und höchstfesten Stahlblechwerkstoffen zur Herstellung von entsprechenden Karosseriestrukturbauteilen mit geringerem Bauteilgewicht im Vergleich zu früheren Baureihen. Solche Bauteile werden in der Regel durch das Tiefziehen oder das ziehende Biegen hergestellt. Nach der Entnahme des Bauteils aus dem Werkzeug nach der durchgeführten Umformung tritt eine Spannungsrelaxation auf, wonach sich ein neues Spannungsgleichgewicht im Bauteil einstellt. Als Ergebnis dieser Spannungsrelaxation tritt die Rückfederung bzw. die dimensionelle Abweichung zwischen dem entlasteten Bauteil und der Referenzgeometrie auf. Dies kann verschiedene Arten der Rückfederung zur Folge haben: Winkeländerung, Zargenkrümmung, Radienänderung und Torsion bzw. Verdrehung von Bauteilzonen. Bei der Herstellung von Karosseriestrukturbauteilen aus hoch- oder höchstfesten Stahlblechwerkstoffen tritt häufig eine hohe Rückfederung von bis zu einigen Zentimetern auf, welche mit derzeit existierenden Maßnahmen nur schwer oder gar nicht erfolgreich während des Umformens oder gar danach kompensiert werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Ansätze im Hinblick auf die Reduktion der Rückfederung am Beispiel eines zweifach gekrümmten hutförmigen Bauteils simulativ und experimentell untersucht. Um die erforderliche Genauigkeit der Simulation dabei gewährleisten zu können, wurden zunächst umfangreiche Werkstoffcharakterisierungen der untersuchten Stahlblechwerkstoffe (DP 600, DP 800 und DP 980) durchgeführt. Darüber hinaus erfolgten die Praxisversuche zur Bestimmung des Einflusses der Blechhalterkraft, Geschwindigkeit der Stößelbewegung und Werkzeugradien auf das Rückfederungsverhalten. Basierend auf den dabei erzielten Ergebnissen konnte zunächst festgestellt werden, dass mit der Erhöhung der Festigkeit des eingesetzten Stahlblechs der Erfolg der zuvor genannten Maßnahmen im Hinblick auf die Reduzierung der rückfederungsbedingten Formabweichungen sinkt, und im Fall des Blechwerkstoffs DP 980 sogar fast vernachlässigbar ist. Des Weiteren wurde die Anwendbarkeit von verschiedenen geometrisch basierten Ansätzen mittels einer nach dem Tiefziehen folgenden Nachformoperation im Hinblick auf die Reduzierung der Rückfederung simulativ untersucht. Diese Ansätze beinhalteten vor allem lokale geometrische Änderungen des Bauteils durch Kalibrierung der Radien sowie das Prägen der ebenen und leicht gekrümmten Bauteilbereiche. Dabei wurde festgestellt, dass mit Hilfe solch geometrisch basierter Ansätze der Spannungszustand im Bauteil grundsätzlich lokal beeinflusst werden kann. In diesem Zusammenhang führte der Einsatz des Kalibrierens der Bauteilradien bei gleichzeitigem Prägen der Bauteilzarge zu einer wesentlichen Reduzierung der Rückfederung. Allerdings erfordern solche geometrisch basierten Ansätze häufig signifikante Änderungen der Bauteilgeometrie. Mit dem Ziel, den Spannungszustand im größtmöglichen Bereich des trägerförmigen Bauteils ohne Änderung von dessen Geometrie entsprechend zu beeinflussen, wurde versucht, die Spannungsüberlagerungseffekte mittels gezielt gewählter Werkzeugradien durch wechselseitigen Platineneinlauf während des Tiefziehens zu bewirken. Aufgrund eines solchen wechselseitigen Platineneinlaufes werden jene Werkstückbereiche, welche während des Ziehvorganges in Kontakt mit den Stempelradien kommen, einem mehrmaligen Biegen unterzogen. Dabei werden die beim ersten Biegen über die Blechdicke verursachten Biegespannungen durch das folgende Rückbiegen mit Spannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen überlagert, was sich positiv bezüglich der Reduktion der Rückfederung auswirkt. In diesem Zusammenhang wurde in dieser Arbeit auch dargelegt, dass eine optimale Platineneinlaufkinematik definiert werden kann, die zu einer vernachlässigbaren Rückfederung des entlasteten Bauteils führt. Eine solche optimale Platineneinlaufkinematik während des Ziehvorganges wurde am Beispiel eines zweifach gekrümmten hutförmigen Bauteils in Hinblick auf die nahezu vernachlässigbare Rückfederungsmenge erfolgreich belegt. Diesbezüglich wurde die Forschungshypothese nachgewiesen, dass die Rückfederung des Blechteils reduziert bzw. kompensiert werden kann, in dem die während des Umformens im Bauteil verursachten Spannungen mit Spannungen mit entgegengesetzten Vorzeichen überlagert werden. Die in der vorliegenden Arbeit erzielten Ergebnisse stellen einen wichtigen Beitrag für die industrielle Anwendung bzw. Methodenplanung für die Fertigung von trägerförmigen Bauteilen aus hoch- und höchstfesten Stahlblechwerkstoffen dar.
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Methodik zur virtuellen Kompensation geometrischer Fehler von Zusammenbauten aus Blech aufgrund maßabweichender Einzelteile
(Stuttgart : Institut für Umformtechnik, 2021) Schuler, Felix; Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. MBA)
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue Methodik zur virtuellen Kompensation von Einzelteilen aus Blech mit dem Ziel eines maßhaltigen Zusammenbau vorgestellt. Hierbei wird der Produktentstehungsprozess am Beispiel einer PKW-Motorhaube im Presswerk und im Rohbau betrachtet und eingehend untersucht. Hierzu werden zunächst die Fertigungsprozesse der Einzelteile der betrachteten Motorhaube digital nachgebildet und in eine möglichst durchgängige Prozesskettensimulation überführt. Anschließend wird die Prognosegenauigkeit der FE-Simulation mithilfe realer Bauteilversuche überprüft und somit die virtuelle Methodik abgesichert. Hierfür werden die Verstärkungsteile des Unterzusammenbaus gezielt deformiert (simulativ und real) und in verschiedenen Kombinationen aus Gut- und Schlechtteilen dem Fügeprozess (Clinchen) zugeführt, um sie nach deren Vermessung mit den entsprechenden Simulationsergebnissen abzugleichen. Dieser Abgleich der gescannten Einzelteilmessungen untereinander, sowie mit Messungen der Unterzusammenbau und Zusammenbau weisen dabei eine gute Übereinstimmung in allen Prozessschritten auf, sowohl in Betrag als auch in Richtung der auftretenden Rückfederungen. Der modellierten Prozesskettensimulation konnte somit eine sehr gute Prognosegenauigkeit zur Bewertung der Maßhaltigkeit des untersuchten Zusammenbaus nachgewiesen werden. Anschließend wird Mithilfe der durchgängigen Prozesskettensimulation am Beispiel einer wirkflächenbasierten Modifizierung der Ziehanlage des Innenteils eine neuartige Kompensationsmethode abgeleitet. Bei dieser Methode werden lokale Bereiche der diskretisierten Ziehanlage des Innenteils festgelegt, welche mithilfe eines definierten statistischen Versuchsplans gezielt manipuliert werden. Mit den dadurch entstehenden Varianten zahlreicher Ziehanlagen werden die einzelnen Prozesskettensimulation durchgeführt. Die dadurch resultierenden Rückfederungsergebnisse des Zusammebaus werden anschließend ausgewertet und mithilfe eines räumlichen Interpolationsverfahrens, dem sog. Kriging-Verfahren, in ein numerisches Meta-Modell überführt. Dieses Modell wird letztlich dazu verwendet, die lokalen Kompensationswerte zur Manipulation der Ziehanlage des Innenteils abzuleiten, die zur geringsten dimensionalen Abweichung des Zusammenbaus führen. Mit den auf diese Weise ermittelten lokalen Kompensationswerten für die Wirkflächen der Ziehanlage des Innenteils wird mithilfe der modellierten Prozesskettensimulation die Fähigkeit der vorgestellten Kompensationsmethode nachgewiesen. Auf diese Weise konnte der Gesamtbetrag der Rückfederung in der Form des hier betrachteten Motorhauben-Zusammenbau des Opel Adam (Modelljahr 2013-2019) um insgesamt 60% reduziert und der Maximalwert der Rückfederung am Umriss von 1,24 mm auf 0,30 mm verringert werden. Die Übertragbarkeit der neu entwickelten Kompensationsmethode auf weitere Anwendungsfälle, wie z.B. die Untersuchung des Einflusses der Spannerendpositionen oder der Fügereihenfolge auf die Maßhaltigkeit des Zusammenbaus wurde an dieser Stelle ebenfalls erläutert und bestätigt die Praxisfähigkeit und den Mehrwert dieser Methodik.
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Verbesserte Prognose lokaler Einschnürungen in mehrstufigen Blechumformprozessen
(Stuttgart : Institut für Umformtechnik, 2021) Drotleff, Klaus; Liewald, Mathias (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. MBA)
Die korrekte Prognose lokaler Einschnürungen während der Umformung komplex geformter Blechbauteile stellt heute einen entscheidenden Erfolgsfaktor für die Erreichung von Zeit-, Kosten- und Qualitätszielen in der Methodenplanung und im Werkzeugbau dar. Seit den 1970er Jahren ist bekannt, dass die Grenzformänderungskurve nach DIN EN ISO 12004-2 keine korrekte Prognose des Beginns von lokalen Einschnürungen im Fall von nicht-linearen Dehnpfaden ermöglicht. Bisher wird dieser Tatsache in der industriellen Praxis häufig durch die Berücksichtigung großer Sicherheitsfaktoren in der Methodenplanung und der Werkzeugkonstruktion Rechnung getragen. Dies ist sowohl aus wissenschaftlicher als auch aus wirtschaftlicher Sicht ein unbefriedigender Zustand. In Zeiten, in denen der bewusste Umgang mit Ressourcen und die Verkürzung von Entwicklungs- und Fertigungszyklen deutlich ins Bewusstsein gerückt sind, ist es unumgänglich, die Herstellbarkeit moderner Blechbauteile in einem möglichst frühen Projektstadium genau zu prognostizieren. Wie im Stand der Technik dieser Arbeit beschrieben, existieren eine Vielzahl an Ansätzen und Modellen zur Prognose lokaler Einschnürungen zur Charakterisierung des Umformverhaltens moderner Blechwerkstoffe für lineare und nicht-lineare Dehnpfade. Diese Modelle sollen die Vorausberechnung des Einschnürbeginns eines Blechwerkstoffs in einem bestimmten Umformprozess ermöglichen. Je nach Modell, werden dafür theoretische Annahmen oder empirische Messungen für die Bedatung des Modells verwendet. Eine praxisnahe Evaluierung der Berechnungsergebnisse anhand konkreter Versuchsbauteile ist allerdings kaum veröffentlicht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Kriterium entwickelt, welches es ermöglicht, den Beginn der lokalen Einschnürung der Platine unter linearer und nicht-linearer Dehnung zu prognostizieren. Ausgangspunkt für die Entwicklung des Kriteriums bildeten umfangreiche Versuche zur Charakterisierung des Umformverhaltens der Blechwerkstoffe AA6014, DP600 und DX54D. Neben klassischen Werkstoffkennwerten aus dem einachsigen Zugversuch wurden insbesondere Grenzformänderungskurven der Blechwerkstoffe nach unterschiedlichen Vorbeanspruchungen aufgenommen. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, wie stark sich das Umformvermögen der Blechwerkstoffe in Abhängigkeit der während der Umformung in die Platine eingebrachten nicht-linearen Dehnpfade verändert. Auf Basis dieser Daten wurde ein Kriterium entwickelt, das den Beginn der lokalen Einschnürung für lineare und nicht-lineare Dehnpfade prognostiziert. Entwicklungsziel bildete ein Kriterium mit geringem Bedatungsaufwand, welches möglichst genaue Aussagen über den Beginn der lokalen Einschnürung der Blechwerkstoffe AA6014, DP600 und DX54D unter nicht-linearen Dehnpfaden ermöglicht. Die praktische Anwendbarkeit dieses Kriteriums wurde zuerst an Grenzformänderungskurven mit nicht-linearen Dehnpfaden nachgewiesen. Anschließend wurde die Prognosefähigkeit des sogenannten IFU FLC-Kriteriums an vier unterschiedlichen Versuchsbauteilen überprüft und evaluiert. Die Versuchsbauteile mit der Bezeichnung „Tunnelverstärkung“ (Versuchsbauteil der Daimler AG) und „Innentüre“ werden in einem Pressenhub gefertigt. Beide Bauteile zeichnen sich durch lokale Einschnürungen in bestimmten Bauteilzonen aufgrund nicht-linearer Dehnpfade aus. Der Beginn der lokalen Einschnürung, der für diese Bauteile anhand der klassischen Grenzformänderungskurve nicht korrekt prognostiziert wird, kann mittels des im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Kriteriums deutlich genauer vorhergesagt werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt insbesondere auf der Prognose lokaler Einschnürungen in mehrstufigen Blechumformprozessen. Diese weisen häufig besonders stark ausgeprägte nicht-lineare Dehnpfade auf. Hierzu wurden ein als Doppelnapf bezeichnetes Bauteil und ein in drei Umformstufen tiefgezogener Stumpfnapf hinsichtlich des Einschnürbeginns unter nicht-linearen Dehnpfaden untersucht. Diese Versuche dienen zur Evaluierung des IFU-FLC-Kriteriums für mehrstufige Umformprozesse. Der in drei Umformstufen tiefgezogene Stumpfnapf und die dafür entwickelten Umformwerkzeuge wurden so gestaltet, dass eine in-situ Messung der Dehnpfadverläufe möglich ist. Auch für diese beiden in zwei, beziehungsweise drei Umformstufen angefertigten Bauteile zeigte sich, dass das neu entwickelte IFU-FLC-Kriterium eine deutlich genauere Prognose des Beginns der lokalen Einschnürung ermöglicht als die klassische Grenzformänderungskurve nach DIN EN ISO 12004-2. Durch die genauere Prognose lokaler Einschnürungen in Blechumformprozessen mit nicht-linearen Dehnpfaden können diese besser ausgelegt, die Umformwerkzeuge genauer konstruiert und die gesamte Prozesskette bis zur Serienproduktion des Bauteils kostengünstiger und robuster dargestellt werden. In zukünftigen Prozessketten, auf Basis einer virtuellen Bauteilauslegung, wird die Verknüpfung zwischen den während der Herstellung in den Werkstoff eingebrachten Formänderungen und den im weiteren Betrieb auftretenden Belastungen im Werkstoff eine entscheidende Fragestellung darstellen. Dadurch kann das Betriebsverhalten von Blechbauteilen über ihren gesamten Produktlebenszyklus genauer berechnet werden. Zur Beantwortung dieser Fragestellung kann das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Kriterium einen Beitrag leisten.