2020Maschineneinfahrzeiten reduzieren mit ThingWorx, Simulation und KI

Durch Einfahrprozesse werden Maschine, Material und Menschen blockiert und fehlen für die eigentliche, produktive Fertigung. Im Rahmen des Projekts „Echtzeitdatenerfassung und Parameterkorrektur mittels einer mit Simulationsdaten angelernten KI („SimKI“)“ soll das Problem gelöst werden.

2020Material properties of ultra-high strength aluminium alloys: a comparative study of various material suppliers; M. Schmiedt, J. Schlosser, R. Schneider, W. Rimkus, D. K. Harrison; International Aluminium Journal, vol. 96, 2020: pp. 61-63

In the present work the influence of industry- standard heat treatment on ultra-high strength aluminium alloys has been investigated under terms of various forming processes. For this purpose, a scaled side impact beam was formed out of AA7075 via Hotforming and W-Temper techniques and subjected to a heat treatment process. The test material was taken from several material suppliers in order to identify any variation of the mechanical properties. Based on uniaxial tensile tests the final material properties were evaluated and compared. Using the W-Temper and Hotforming process, the parts produced without a subsequent heat treatment show no influence concerning the suppliers. A significant difference of the material behaviour can be seen if single-step paint bake cycle is applied. Here, the ultimate tensile strength (UTS) values and those for yield strength vary up to 9% and 16% respectively.

2019An Investigation of the Deep Drawing Behavior of Automotive Aluminum Alloys at Very Low Temperatures

R. Schneider,  R. J. Grant,  J. M. Schlosser,  W. Rimkus,  K. Radlmayr,  F. Grabner,  Ch. Maier

Metallurgical and Materials Transactions (Journal)

Sheet metal aluminum alloys in the 5000 and 6000 series show increased formability if deformed at sub-zero temperatures which is beneficial for processing industries using sheet metals where evermore highly complex-shaped components are produced. In order to evaluate a cryogenic forming process, the temperature-dependent forming limits of the selected materials need to be known. For this determination, a device has been developed which allows deep drawing operations with circular specimens at cryogenic temperatures. The limiting drawing ratio (LDR) of the commercial aluminum alloys EN AW-5182 and EN AW-6016 are investigated in a temperature range from 298 K to 77 K. It is shown that the deep drawing behavior of both materials is generally enhanced at very low temperatures, although the LDR of the EN AW-6016 alloy increases only at temperatures T ≤ 77 K. Furthermore, using mathematical formulations and numerical (finite element) simulations the influence of friction on the punch forces could be predicted. The calculated results and experimental data are compared, and then subsequently discussed.

2019Design optimisation of a side impact beam made out of high strength aluminium alloys using Barlat YLD2000 and GISSMO failure model for the “Extended Hotforming Process”

J. Schlosser, S. Mouchtar, W. Rimkus (Hochschule Aalen), R. Schneider (Technische Hochschule Ulm)

12th European LS-DYNA Conference, Koblenz, 2019

The automotive industry is facing new challenges due to stricter CO2 emission laws. Thus, to design more environmentally-friendly cars, various lightweight construction strategies need to be considered to meet the growing demand for resource efficiency [1]. In order to minimise weight, the lightweight design strategy "design for lightweight construction" is increasingly becoming important for industry. Especially the “structural optimisation” with its sub-areas: topology-, fibre-, thickness- and parameter-optimisation is designated as a very powerful tool for lightweight applications. In addition, damage and failure modelling is getting more and more important in order to predict the behaviour of any component by FEM-simulations as accurate as possible. For this purpose, the entire material history (from production right through to the crash of the component) must be taken into account. Whereas for forming processes forming limit curves (FLC`s) are sufficient to predict the material behaviour failure models, which describe failure as a function of stress states, need to be applied for detailed crash calculations [2]. In this paper the design process of an AA7075 side impact beam will be presented; starting from structural optimisation through to the calibration of a material and a damage model. The geometry of the side impact beam is determined by topology optimisation. Special attention is given towards the temperature control of the forming process since a “Thermal Direct Joining” procedure (e.g. for CFRP-patches) is aimed to be implemented. The high-strength anisotropic aluminium alloy (AA7075) is characterised after applying the Hotforming process (Hotforming condition). Both, the Barlat YLD2000 material model and the GISSMO failure model are calibrated using the graphical optimisation tool LS-OPT.

2018Characterisation and optimisation of a failure-model for high strength aluminium alloys

Julian Schlosser, Serkan Mouchtar, Robert Schneider, Jochen Schanz, Wolfgang Rimkus, David Harrison, Martin Macdonald and Muditha Kulatunga;

16th International Conference on Manufacturing Research ICMR 2018; 11 to 13 September 2018; University of Skövde, Skövde Sweden


In the present work an effective parameter identification for the evaluation of a failure model for FE-simulations has been carried out. This failure model is suitable to calculate different fracture elongation values among occurring triaxiality of a high-strength aluminium sheet metal alloy (AA7075). Various specimen geometries have been selected to achieve different loading states (triaxiality). For biaxial strains a forming limit curve (FLC) is converted by using mathematical formulations. To measure the equivalent local strains in the event of fracture an optical measurement system has been installed and adapted to a tensile testing machine. The failure curve and the material model which includes the extrapolated flow curve are implemented into the FE-simulation model. In order to improve the accuracy of the failure-curve a parameter optimization has been carried out. It shows that by using the optimised failure curve a high correlation between experimental and calculated force-displacement curves for any given specimen geometry can be achieved.

2018Ermittlung und Optimierung von temperaturabhängigen Versagenskurven für hochfeste Aluminiumlegierungen im Hotforming-Prozess

J. Schlosser, S. Mouchtar, R. Schneider, W. Rimkus (Hochschule Aalen), D. Harrison, M. Macdonald (Glasgow University)

Deutsches LS-DYNA Forum 2018, Bamberg, 15.-17.10.2018

Aufgrund verschärfter CO2-Emissionsgesetze stehen die Automobilhersteller vor neuen Herausforderungen. Um umweltfreundlichere Autos zu bauen, müssen die Hersteller sich zunehmend verschiedene Leichtbaustrategien zunutze machen, um die steigende Nachfrage nach Ressourceneffizienz gerecht zu werden. Leichtbauwerkstoffe, die schon lange in der Luftfahrtindustrie eingesetzt werden und sich in der Automobilindustrie allmählich etablieren, sind ultrahochfeste Aluminiumlegierungen wie zum Beispiel AA7075. Diese eignen sich sehr gut für Strukturbauteile aufgrund ihrer hohen Festigkeiten und lassen sich mithilfe des Hotforming-Prozesses Umformen.

Die Leichtbaukonstruktionsphilosophie erfordert genaue Kenntnisse über Belastungen, Randbedingungen und das Werkstoff / Versagensverhalten des entsprechenden Materials. Schädigungs- und Versagensmodelle müssen die gesamte Materialhistorie, von der Herstellung des Bauteils bis hin zum Crash berücksichtigen, damit mithilfe der Simulation bestmögliche Vorhersagen getroffen werden können. Während für die Umformtechnik Grenzformänderungskurven für die Herstellungsprognose ausreichen, müssen für die anschließenden Crashberechnungen die Ausdünnungen, plastische Dehnungen und Vorschädigungen infolge des Herstellungsprozesses mit berücksichtigt und die Versagenskurve auf mehrere Triaxialitäten / Spannungszustände angepasst werden. Dies wurde mit verschiedenen Probengeometrien unter prozessnahen Bedingungen erreicht. Zur Messung der lokalen Vergleichsdehnung im Bruchfall wurde ein optisches Messsystem verwendet und an einer Zugprüfmaschine mit Ofen installiert. Die temperaturabhängigen Versagenskurven und das Materialmodell, das die extrapolierte Fließkurve enthält, werden in die FE-Simulationsmodelle implementiert. Um die Genauigkeit der Versagenskurven zu verbessern, wurde eine Parameteroptimierung durchgeführt.

Es zeigt sich, dass durch die Verwendung der optimierten Versagenskurven eine hohe Korrelation zwischen experimentellen und simulierten Kraft-Weg-Kurven für jede der gegebenen Probengeometrien erreicht werden kann.

2017An Analysis of the Hot-forming process with thermal and ICFD simulations


M.Kintsch, S.Szabo, R.Schneider; voestalpine Automotive Components Schwäbisch Gmünd GmbH & Co. KG

W.Rimkus; Hochschule Aalen

Europäische LS-DYNA Konferenz 2017, 9. - 11. Mai 2017, Salzburg, Österreich

2017Der Hitze getrotzt, Steinbeis-Team ist Projektpartner bei der Entwicklung eines Syntheseverfahrens für Siliciumcarbid; A. Nagel, O. Lott, T. Kornmeyer, C. Sinz, J. Sandherr, W. Rimkus

Der Hitze getrotzt – Steinbeis Transfermagazin

Graphit ist als Konstruktionswerkstoff weit verbreitet: Seine chemische Beständigkeit, geringe Dichte und thermische Stabilität unter Sauerstoffausschluss machen ihn in vielen Bereichen einsetzbar. Unter Sauerstoffatmosphäre allerdings verbrennt Graphit bei Temperaturen ab 450°C, sofern kein Oxidationsschutz aufgebracht wird. An dieser Einschränkung setzt das Kooperationsprojekt „evo-SiC – Neue Produkte aus gasphasenreagiertem Siliciumcarbid für die Halbleiterindustrie, Bauteile für thermische und chemische Verfahrenstechnik“ im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) an: Hier hat die Matworks GmbH, ein Unternehmen im Steinbeis-Verbund, mit Industriepartnern und der Hochschule Aalen an einem neuen Syntheseverfahren für Siliciumcarbid (SiC) geforscht.

2017Digitale Prozesskette: Von der Topologie bis zum CAD-Modell (Tagungsbeitrag)

Fachtag Spritzgiesstechnik 2017 - Spezielle Technologien und Simulation

Einführung/Überblick über die Methoden der Topologieoptimierung

    • Stand der Technik, Vergleich der verschiedenen Anbieter
    • Einbindung der Topologieoptimierung in die digitale Prozesskette
    • Topologieoptimierung und 3D-Druck
    • Volumengeometrie oder Gitterstrukturen?
    • Anwendungsbeispiele

2017FEM simulation of the material removal in pad polishing, R. Almeida ; R. Börret ; W. Rimkus ; D. Harrison ; A. DeSilva

FEM simulation of the material removal in pad polishing | Fourth European Seminar on Precision Optics Manufacturing | POM17 | SPIE Proceedings | SPIE


Polishing as a step of the manufacturing process is not only used in the finishing of optical elements made out of glass. An increasing number of applications needs shiny or glossy surfaces. For these parts, the specified roughness has to be achieved by a final polishing step while keeping or improving the final shape. The goal of the presented research is to predict the material removal that occurs during the polishing process by a simulation based on finite element modelling (FEM). The presented finite element simulation model for PMMA is based on the material parameters for workpiece and polishing tool. Compared to previous research on aspherical elements made out of glass, the model allows the description of the process based on material parameters get out the data sheets. The data derived from the finite element modelling is compared with the polishing results on plastic materials (PMMA). Results of the polishing tests compared with the simulated values will be reported.

2017Materialographic Microstructural Analysis during the Process Development for the Gas Phase Synthesis of Silicon Carbide, Materialographische Gefügeanalyse bei der Prozessentwicklung zur Gasphasensynthese von Siliciumcarbid, J. Edelbauer, C. Sinz, O. Lott, A. Nagel, W. Rimkus

Practical Metallography: Vol. 54, No. 9, pp. 636-654.

Siliciumcarbid stellt einen überlegenen Werkstoff als Betriebsmittel für die Halbleiterherstellung dar. Das Projekt zur Gasphasensynthese von SiC-Bauteilen aus Kohlenstoff-Vorprodukten setzt hier an. Ausgehend von Graphitsubstraten und einer Reaktion mit thermisch verdampftem Siliziummonoxid im CVI-Prozess (chemical vapour infiltration) entsteht Siliciumcarbid mit stark prozessabhängiger Gefügeausbildung. Der Prozess kann sowohl zur Beschichtung von C-Substraten, als auch zur Herstellung von komplexen Bauteilen genutzt werden. Mit neuen Ansätzen in der Prozessentwicklung und mittels detaillierter materialographischer Gefügeanalysen wurde das Verständnis zur Gasphasensynthese vorangebracht. Die Umsetzung von verschiedenen Kohlenstoffstrukturen in entsprechende Siliciumcarbid-Strukturen wurde nachgewiesen.

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2017Materials and simulation modelling of a crash-beam and realisation using warm formed ultra-high strength aluminium alloys

    Schlosser, J.; Schneider, R.; Rimkus, W.; Kelsch, R.; Gerstner, F.; Harrison, D. K.; Grant, R. J. (2017): “Materials and simulation modelling of a crash-beam and realisation using warm formed ultra-high strength aluminium alloys”, 36th IDDRG Conference, 2th-6th July 2017, Munich, Germany,

2017Simulation der Hertz’schen Pressung während der Biegeumformung, Dipl. - Ing. (FH) Marco Thomisch, Markus Pierro, Dr. Wolfgang Rimkus, Prof. Dr. - Ing. Markus Kley

Bei den meisten Umformprozessen treten neben den Spannungen durch die ursächlich gewollte Umformung zusätzliche Spannungen aufgrund sekundärer Effekte auf. Ein häufig vernachlässigter Mechanismus ist die Hertz’sche Pressung. Vorliegender Artikel beschäftigt sich mit den modelltechnischen Grundlagen zur numerischen Simulation der Hertz’schen Pressung während eines exemplarischen plastischen Biegeumformprozesses auf Basis des Drei-Punkt-Biegeversuchs.

2017Topologieoptimierung – Stand der Technik, Vergleich der verschiedenen Anbieter

Tagungsbeitrag: Topologieoptimierung und Additive Manufacturing, W. Rimkus, 27. AUC-Workshop, 04. – 05. Mai 2017 in Dresden

2016Simulation of material removal in mould polishing for polymer optic replication

Konferenzbeitrag : Rui Almeida, Rainer Börret, Wolfgang Rimkus, David Harrison and Anjali Desilva, 31st National Conference on Manufacturing Research, ICMR 2016, LoughboroughUniversity, Loughborough, UK

2016Strategies to Improve the Efficiency of Sheet Metal Forming Simulations with LS-DYNA W. Rimkus, M. Fritz (Hochschule Aalen); P. Vogel (DYNAmore)


The production of arbitrary complex geometries in forming processes requires a certain effort of production planning. This includes cost and time aspects. In this context simulation is an essential point to minimize development cycles. Within simulations an optimization potential can be generated. Therefore the paper deals with strategies of improvements in efficiency of forming processes under the usage of LS-DYNA. The parameters which can be adjusted may have an influence in respect of duration and accuracy of the results.

The paper describes in which way afore identified parameters on the chosen forming simulation have an effect. Also it indicates the impact of a variation of some parameters

20143D Simulations of the Induction Surface Hardening Processes

Konferenzbeitrag, M. Staudenmeyer, W. Rimkus, V. Knoblauch, 13. LS-DYNA Forum 2014, 6.-8.10.2014, Bamberg, Germany

2014Modellbildung des Umformprozesses vom Halbzeug zum Bauteil mit LS - DYNA

Whitepaper, Ralf Hirzel, Markus Kley, Wolfgang Rimkus,

2014Simulation der Gefügeumwandlung beim Härten

Vortrag, Workshop "Simulation im Computer Aided Engineering", HFT-Stuttgart, 4.7.2014

2013Konstruktionslehre Maschinenbau

Inhalt: Konstruktionsmethodik und Konstruktionssystematik, Entwerfen und Gestalten, Maschinenelemente, Antriebstechnik und Computer in der Konstruktion.
Dipl.-Ing. Markus Bürger
Dipl.-Ing. Michael Dambacher
Dipl.-Ing. Andreas Hartmann
Prof. Dr.-Ing. Harald Kaiser
Dipl.-Ing. Hans Kaufmann
Prof. Dr.-Ing. Rolf Kümmerer
Dr. Dipl.-Ing. Wolfgang Rimkus
Prof. Dr.-Ing. Dietmar Schmid
3. Auflage 2013
ISBN 978-3-8085-1398-9
35 EUR

2012Materialabtrag beim Polieren - Finite Elemente Simulation und Versuch

Marco Speich, Wolfgang Rimkus, Rainer Börret, David K. Harrison, LS-Dyna Anwenderformum 2012, Ulm

2012Material removal in polishing processes – finite element simulation and experiment

Marco Speich, Rainer Börret, Wolfgang Rimkus and David Harrison, International Conference on Manufacturing Research 2012


Horst Holz, Bryan Temple, Wolfgang Rimkus and David K. Harrison, International Conference on Manufacturing Research 2012

2011Konstruktionslehre Maschinenbau

Schmid (HRSG), Bürger, Dambacher, Kaiser, Kümmerer, Rimkus
Europa Lehrmittel 2. Auflage 2011
Bestell-Nr. 14009
ISBN-13 978-3-8085-1400-9
32,00 €
Schwerpunkt ist die Anleitung und Hinführung zu kreativen funktions-, fertigungs-, montage-, werkstoff-, kosten- , ergonomie-, sicherheits-, umwelt- und formgerechten Konstruktionen mit den aktuellen, marktgängigen Maschinenelementen. 416 S., zahlr. Abb., 4-fbg., 17 x 24 cm, brosch.

2010Product Lifecycle Management Strategy in Medium Sized Enterprises

Holz H., Temple B., Rimkus W. and Harrison D.K. ICMR 2010, 8th International Conference on Manufacturing Research, 14. - 16.09.2010, Durham, UK

2009Konstruktionslehre Maschinenbau

Schmid (HRSG), Bürger, Dambacher, Kaiser, Kümmerer, Rimkus
Europa Lehrmittel
1. Auflage 2009
Bestell-Nr. 14009
ISBN-13 978-3-8085-1400-9
32,00 €
Schwerpunkt ist die Anleitung und Hinführung zu kreativen funktions-, fertigungs-, montage-, werkstoff-, kosten- , ergonomie-, sicherheits-, umwelt- und formgerechten Konstruktionen mit den aktuellen, marktgängigen Maschinenelementen. 416 S., zahlr. Abb., 4-fbg., 17 x 24 cm, brosch.

2009Large Deformation of Metallic Hollow Spheres

Marco Speich, Wolfgang Rimkus, Markus Merkel, Andreas Öchsner

Materials Science Forum Vol. 623 (2009) pp 105-117 Online available since 2009/May/18 at © (2009) Trans Tech Publications, Switzerland

2009Simulation of the Impact Behaviour of Diffusion-Bonded and Adhered Perforated Hollow Sphere Structures (PHSS)

Fabian Ferrano, Marco Speich, Wolfgang Rimkus, Markus Merkel, Andreas Öchsner

Defect and Diffusion Forum Vol. 294 (2009) pp 27-38 Online available since 2009/Dec/01 at © (2009) Trans Tech Publications, Switzerland

2007Simulation of the Drop Impact Behaviour of Metallic Hollow Sphere Structure

Simulation of the Drop Impact Behaviour of Metallic Hollow Sphere Structure

W. Rimkus, Prof. M. Merkel (HTW Aalen); Prof. A. Öchsner (Technical University of Malaysia), LS-DYNA Anwenderforum 2007, 11.-12. Oktober 2007, Frankenthal

2006Die FEM-Simulation als Werkzeug in der Entwicklung neuer Umformverfahren<p>

W. Rimkus, H. Bauer, M. Keigler, P. Gantner, (Hochschule Aalen), D. K. Harrison (Glasgow University); Die FEM-Simulation als Werkzeug in der Entwicklung neuer Umformverfahren, LS-DYNA Anwenderforum 2006, 12.-13 Oktober 2006, Ulm

2005Simulation des mehrstufigen Umformprozesses eines Getriebekolbens im ZF-Automatgetriebe <p>

Wolfgang Rimkus, Herbert Bauer (Hochschule Aalen), Gert Bauknecht, Ralf Morlo, Tobias Karstens (ZF Getriebe GmbH), Simulation des mehrstufigen Umformprozesses eines Getriebekolbens im ZF-Automatgetriebe, LS-DYNA Anwenderforum 2005, 20.-21. Oktober 2005, Bamberg

2004Die Qualität digitaler Prototypen<P>

W. Rimkus, Herbert Bauer (Hochschule Aalen), Hans-Peter Betz, Felix Seifarth (TRW Automotive), Die Qualität digitaler Prototypen, LS-DYNA Anwenderforum 2004, 14.-15. Oktober 2004, Bamberg

2003Simulation of New Bending Technologies with LS-DYNA<p>

W. Rimkus, P. Gantner, H. Bauer (Fachhochschule Aalen), M. Mihsein (De Montfort University, Leicester, United Kingdom), Simulation of New Bending Technologies with LS-DYNA, 20. CAD-FEM User's Meeting – 09/11 Oktober 2002, Friedrichshafen

2001Design of Load Curves for Hydroforming applications<p>

Rimkus, W. & Mihsein, M. J. A. & Bauer, H.; Design of Load Curves for Hydroforming applications, Journal of Materials Processing Technology, volume 108 issue 1, 2001

2001Prediction of Failure During Hydroforming Process - Analytical Investigation of Tube Hydroforming Limits<p>

NAFEMS World Congress 24-27 April 2001 in Como/Italy, Prediction of Failure During Hydroforming Process - Analytical Investigation of Tube Hydroforming Limits, A. Haas; Prof. H. Bauer; J. Lerch; W. Rimkus

2000LS-OPT in der Umformtechnik / Möglichkeiten des Einsatzes, Potential<p>

19. CAD-FEM User's Meeting - 17/19 Oktober 2000 - Potsdam D, W. Rimkus, H. Bauer (Fachhochschule Aalen), H. Müllerschön (CAD-FEM GmbH, Leinfelden-Echterdingen), LS-OPT in der Umformtechnik / Möglichkeiten des Einsatzes, Potential

2000Simulation and optimisation of the interior high pressure (IHP) manufacturing process using the finite element method (FEA)<p>

Simulation and optimisation of the interior high pressure (IHP) manufacturing process using the finite element method (FEA), PhD Report, W. Rimkus, University of Wolverhampton, 2000, Shelfmark DSC DX214418

1999Design of Load Curves for Tube Hydroforming<p>

Rimkus, W. & Mihsein, M. J. A. & Bauer, H.; Design of Load Curves for Tube Hydroforming, National Conference on Manufacturing Research, 6. - 8. September 1999, Bath, UK

1999Examples of Hydroforming Fem Process Simulations<p>

Bauer, H. & Haas, A. & Rimkus, W. & Lerch H.; Examples of Hydroforming Fem Process Simulations, International Conference on Hydroforming, 12. - 13. October 1999, Stuttgart, Germany

1999Höhere Prozeßsicherheit beim IHU<p>

Haas, A. & Rimkus, W. & Bauer, H.; Höhere Prozeßsicherheit beim IHU, 17. CADFEM Users Meeting, 1999, Sonthofen, Germany

1999Increased Production Integrity for Hydroforming Products by using FEA Techniques<p>

Rimkus, W. & Bauer, H. & Haas, A.; Increased Production Integrity for Hydroforming Products by using FEA Techniques, ISS Conference 1999, Detroit

1998Numerische Verfahrenssimulation zum IHU<p>

Rimkus, W. & Haas, A. & Bauer, H.; Numerische Verfahrenssimulation zum IHU, EFB Fortbildungspraktikum, Magdeburg, 1998

1997Entwicklung einer Benutzeroberfläche zur Simulation des IHU<p>

Rimkus, W. & Bauer, H. & Lerch, J.; Entwicklung einer Benutzeroberfläche zur Simulation des IHU, 15. CAD-FEM USERS` MEETING 1997, Fulda, Tagungsband

1997Fast and Efficient FE Simulation of Hydroforming Problems<p>

Bauer, H. & Rimkus, W.; Fast and Efficient FE Simulation of Hydroforming Problems, First European LS-DYNA User's Conference, Conference Proceeding, 1997, Stratford upon Avon, UK

Rimkus wolfgang

Dr. Wolfgang Rimkus

+49 7361 576-2477
+49 (0) 7361 576-44-2477