Untersuchungen zum wirkmedienbasierten Schmieden von gratlosen Hohlbauteilen aus Aluminium mit großen Hinterschneidungen

Thema Umformtechnik
Projekttitel Untersuchungen zum wirkmedienbasierten Schmieden von gratlosen Hohlbauteilen aus Aluminium mit großen Hinterschneidungen (SmW)
Laufzeit 01.08.2009 – 31.12.2011
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Ziel des Gesamtvorhabens ist es, die Grundlagen für das Schmieden von gratlosen und hohlen Leichtbauteilen aus Aluminium mit großen Hinterschneidungen zu erarbeiten, um das Produktspektrum umformtechnisch herstellbarer Leichtbauteile um dickwandige Hohlbauteile zu erweitern. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip des gratlosen Präzisionsschmiedens. Anstelle von Vollmaterial werden aber Hohlstrukturen eingesetzt. Der Hohlraum wird mit einem Wirkmedium gefüllt, das den Umformprozess nach dem Prinzip der Innenhochdruckumformung unterstützt und bisher nicht erreichte Aufweitungen erlaubt.

Veröffentlichungen zum Projekt

Zur Umformung von dünnwandigen Hohlbauteilen aus Rohren wird oftmals das Verfahren des Innenhochdruckumformens angewendet. Um auch dickwandige Hohlbauteile aus Aluminium umformen zu können wurde ein Verfahren entwickelt, welches die Umformung solcher Bauteile im erwärmten Zustand mit Hilfe eines Wirkmediums auf einer hydraulischen Presse ermöglicht. Zur Untersuchung wurde für ein Beispiel-Bauteil solch ein Umformprozess ausgelegt. Dieser Prozess wurde mit Hilfe der FEM analysiert und in Laborversuchen verifiziert.

Innenhochdruckumformen, Schmieden, Rohre, Aluminium, FEM

Leichtbauansätze im Automobilbau ermöglichen eine Reduktion des Treibstoffverbrauchs und somit einer Erhöhung der Fahrzeugreichweite. Dies ist ein wichtiger Faktor, um die EU-Grenzwerte für CO2-Emissionen von Fahrzeugen zu erreichen und die Strafen für die Überschreitung der Grenzwerte aus dem Jahre 2012 zu vermeiden. Die wachsende Zahl von Anwendungen für hochfeste Stähle oder Leichtbaukonstruktionen sind adäquate Mittel zur Gewichtsreduzierung. Im IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH wurde eine Methode entwickelt, um Hohlprofile aus Aluminium zu produzieren. Diese Methode, das so genannte Hydroforging, verbindet gratloses Schmieden und Innenhochdruckumformen. Es ermöglicht die Herstellung von hohlen, dickwandigen Aluminiumprofilen mit Hinterschneidungen ohne die Notwendigkeit komplexer Werkzeugkinematik. Das Schmieden wird durch ein aktives Medium unterstützt. Eine Werkzeugkonzept ist entwickelt wurden, dass den Antriebe einer hydraulischen Presse mit Ziehkissen nutzt. Mit diesem Werkzeug werden verschiedene Bauteilgeometrien hergestellt und anschließend analysiert. Um den Werkzeuginnendruck und den Umformdruck zu erzeugen, wird flüssiges Zinn als inkompressibles, aktives Medium verwendet. Die Umformung wird durch Stauchen der Aluminiumprofile initiiert und vom aktiven Medium unterstützt, sodass das Profil in die Kavität der Gesenke gedrückt wird. Das Verfahren wurde anhand von Simulationen entwickelt und wird durch praktische Experimente überprüft werden. Dieser Artikel beschreibt die Entwicklung des Schmiedeprozesses mit einem aktiven Medium.

Innenhochdruckumformen, Schmieden, Rohre, Aluminium, FEM

Förderer

Das Projekt mit dem Förderkennzeichen 137625033 wurde mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Ansprechperson

Mareile Kriwall
Dipl.-Ing.

Abteilungsleiterin Prozesstechnik