Umformen und Fügen von Blech- und Massivelementen in Folgeverbundwerkzeugen zur Erzeugung eines hybriden Querlenkers aus Stahl

Thema Umformtechnik, Werkzeug- und Formenbau
Projekttitel Umformen und Fügen von Blech- und Massivelementen in Folgeverbundwerkzeugen zur Erzeugung eines hybriden Querlenkers aus Stahl (Folgeverbundhybridschmieden)
Laufzeit 01.11.2017 – 31.10.2020
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Pressemitteilung

Kleine und mittlere Unternehmen in Deutschland sehen sich stetig steigendem Innovationsdruck im Automobilleichtbau gegenübergestellt. Besonders Bauteile, die mittels konventioneller Schmiedeverfahren hergestellt werden, sind im globalen Wettbewerb nur bedingt wettbewerbsfähig. Gründe dafür sind unter anderem gestiegene Energiepreise, hohe Anlageninvestitionen und eine hohe Anzahl fertigungsbedingter Prozessschritte.

Eine mögliche Lösung stellt das Verfahren des Folgeverbundhybridschmiedens dar. Das Hybridschmieden soll Blech- und Massivteile formschlüssig bereits während der Umformung verbinden. Dabei sind deutlich geringere Prozesskräfte notwendig als bei konventionellen Schmiedeverfahren, nicht zuletzt aufgrund geringerer Umformgrade. Somit sinken der Energieverbrauch und mögliche Anlageninvestitionen. Da das Hybridschmieden in einem Folgeverbundwerkzeug realisiert werden soll, können die vor- und nachgelagerten Fertigungsschritte für die Blechverarbeitung integriert werden. Dies führt zur Effizienzsteigerung des Herstellungsprozesses. Zudem weist ein mittels Folgeverbundhybridschmiedens hergestelltes Bauteil erhöhte Festigkeiten im Vergleich zu einem reinen Blechbauteil auf.

Veröffentlichungen zum Projekt

Das Hybridschmiedeverfahren erfüllt die Anforderungen des modernen Struktur- und Werkstoffleichtbaus durch die Kombination von Umform- und mechanischen Fügeoperationen in einem Prozess. In diesem Beitrag wird ein analytischer Ansatz zur Vorhersage von symmetrischen Fügeverbindungen von Schüttgut und Blech vorgestellt. Finite-Elemente-Simulationen verifizieren, dass der analytische Ansatz einen Schwellenwert für die Blechdicke liefert, bei dem die Biegedehnung deutlich reduziert wird. Darüber hinaus betont der analytische Ansatz, dass das Überschreiten des Schwellenwertes zu einer Sättigung der Biegedehnungsreduzierung führt und durch eine Erhöhung der Blechdicke nur ein geringer Nutzen erzielt wird.

Hybridschmieden, Verbinden, Fügen, Elastomechanik, Leichtbau, Multimaterialfertigung

Folgeverbundhybridgeschmiedete Bauteile haben großes Potenzial im Leichtbau. Am Beispiel eines Querlenkers wird der Vorteil des Hybridschmiedens in Struktur- und Stoffleichtbau betrachtet. Zusätzlich zeigt die Betrachtung des Wärmeeintrags, dass beim nachträglichen Vergüten das Potenzial des Stoffleichtbaus nicht gefährdet wird.

Folgeverbund, Hybrid, Schmieden

Das Institut für Integrierte Produktion Hannover entwickeltet Prozesstechniken zum gleichzeitigen Umformen und Fügen artungleicher Werkstoffe. Sie sollen in Zukunft beispielsweise Blech-Massivteil- und Stahl-Aluminium-Verbindungen ermöglichen. Dies erweitert die Möglichkeiten für kosteneffiziente Multimaterialbauweisen im Automobil.

Schmieden, Hybrid, Folgeverbund

Förderer

Das IGF-Vorhaben 19750 N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA) 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.

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