Innenhochdruckumformen laserstrahlgelöteter Tailored Hybrid Tubes aus Stahl-Aluminium-Mischverbindungen für den automobilen Leichtbau

Projekttitel Innenhochdruckumformen laserstrahlgelöteter Tailored Hybrid Tubes aus Stahl-Aluminium-Mischverbindungen für den automobilen Leichtbau (IHU-THT)
Laufzeit 01.02.2014 – 31.07.2016
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Pressemitteilung

Das Ziel des Projekts "IHU-THT" war die Verbesserung des Leichtbaupotenzials von Blechbauteilen mit Fokus auf den Automobilbau. Dieses Ziel soll durch die Kombination von werkstoffseitigem Leichtbau durch Stahl-Aluminium-Mischverbindungen und konstruktivem Leichtbau durch geschlossene Hohlprofile erreicht werden. Die hybriden Rohrstrukturen, sogenannte Tailored Hybrid Tubes (THTs), werden mittels Laserstrahllöten hergestellt. Zur Fertigung der geschlossenen Hohlprofile kommt das Verfahren der Innenhochdruckumformung (IHU) zum Einsatz.

Im Forschungsprojekt wurden Untersuchungen zum Laserlöten an Blechmaterial mit unterschiedlichen Werkstoffen in verschiedenen Stärken durchgeführt. Zur Auslegung der Umformung wurden FEM-Simulationen des einstufigen IHU-Prozess durchgeführt. Für die verwendeten Werkstoffkombinationen wurden Materialcharakterisierungen durchgeführt. Nach der weiteren Charakterisierung des Umformverhaltens der Fügezone wurde die Blechlötverbindung auf dreidimensionale Rohrgeometrien übertragen. An den so erzeugten Stahl-Aluminium-THTs konnten IHU-Versuche erfolgreich durchgeführt werden. Dabei konnte eine Umformung sowohl im Aluminium- als auch im Stahlteil erzeugt werden, wodurch die Fähigkeit eines gemeinsamen IHU-Prozesses von laserstrahlgelöteten Stahl-Aluminium-THTs nachgewiesen werden konnte. Die Umformung eines Demonstratorbauteils wurde mithilfe des Simulationsmodells untersucht, ebenso konnte in Studien mit dem Simulationsmodell gezeigt werden, dass die Anpassung der Rohrwandstärken eine Angleichung des Umformverhaltens ermöglicht.

  • Keine aktuellen Termine vorhanden.
  • 25.10.2016 - 29.10.2016
  • Messegelände, 30521 Hannover
  • www.euroblech.com
  • Halle 11, Stand B07 (EFB-Gemeinschaftsstand)
  • 07.07.2016
  • IPH, Hollerithallee 6, 30419 Hannover
  • 03.02.2016
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hannover
  • 04.08.2015
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hannover
  • 24.03.2015 - 25.03.2015
  • Seminaris-Hotel, Bad Boll
  • 12.02.2015
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hannover
  • 12.08.2014
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hannover
  • 25.03.2014
  • IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, Hannover

Veröffentlichungen zum Projekt

Die Reduzierung von CO2-Emissionen und des Kraftstoffverbrauchs steht im Automobilbau seit langem im Zentrum des Interesses von Forschung und Entwicklung. Der Leichtbau ist daher von größerer Bedeutung denn je. 

Der erste Leichtbauansatz bestand in diesem Projekt darin, Strukturbauteile belastungsorientiert auszulegen. Dazu sollten die Bauteile und Baugruppen lokal unterschiedliche mechanische Eigenschaften, wie zum Beispiel Steifigkeiten, aufweisen. Bei der Entwicklung sollten Tailored Tubes verwendet werden, die sich analog zu Tailored Blanks aus verschiedenen Blechdicken zusammensetzen. Diese rohrförmigen Strukturbauteile eignen sich wegen ihrer hohen Steifigkeit bei geringem Gewicht hervorragend für Leichtbauanwendungen. Durch das Herstellungsverfahren der Innenhochdruckumformung (IHU) können auch komplexe belastungsoptimierte Geometrien mit hoher Genauigkeit realisiert werden.

FEM, IHU, Tailored Forming

Im Automobilbau steht aktuell die Verbrauchsreduktion im Vordergrund von F&E. Eine Möglichkeit stellt der Leichtbau durch belastungsorientierte Auslegung der Bauteile dar. Ein Lösungsansatz ist die Substitution mehrerer kleiner Blechbauteile zu einem großen, lokal modifizierten Blechbauteil: sogenannten Tailored Blanks, Strips oder Tubes. Ein weiterer Lösungsansatz ist die Kombination passender Werkstoffpartner, um lokal unterschiedliche Bauteileigenschaften zu erreichen. Vielfach wird der Einsatz von Mischverbindungen wie Aluminium und Stahl genannt. Ein qualitativ hochwertiges und zuverlässiges Fügen der Werkstoffe zum Tailored Hybrid Tube (THT) hinsichtlich Reproduzierbarkeit der Umformbarkeit der Naht ist von hoher Bedeutung und soll durch Laserstrahllöten erfolgen. Die abschließende Formgebung des Bauteils erfolgt durch Innenhochdruckumformung (IHU).

Innenhochdruckumformen, Automotive, Laserstrahllöten, Stahl-Aluminium, Karosserie, Downsizing

Ein zentraler Leichtbauansatz besteht darin, Teile belastungsorientiert auszulegen. Das bedeutet, dass Bauteile und Baugruppen lokal unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Dafür werden als Halbzeuge Tailored Blanks oder Tailored Tubes verwendet, die typischerweise aus verschiedenen Blechdicken zusammengesetzt sind. Durch das Herstellungsverfahren der Innenhochdruckumformung können auch komplizierte Geometrien belastungsoptimiert und mit hoher Genauigkeit realisiert werden. Ein weiterer Leichtbauansatz ist die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe, um lokal unterschiedliche Bauteileigenschaften zu bewirken. Von deutschen Automobilherstellern wird dabei oft der Einsatz von Mischverbindungen beispielsweise in Form von Blechteilen aus Stahl und Aluminium genannt. Maßgeschneiderte Rohre aus Stahl-Aluminium-Verbunden werden bisher jedoch nicht industriell hergestellt und angewendet, da ein qualitativ hochwertiger und zuverlässiger Fügeprozess für die Werkstoffpartner fehlt.

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Förderer

Das IGF-Vorhaben 18028 N der Forschungsvereinigung Automobiltechnik (FAT) und der Europäischen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung (EFB) e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Partner

Ihr Ansprechpartner

Jonathan Ross
M. Sc.

Projektingenieur

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