HS Heilbronn

Leichtere Außenhautteile durch neuartigen Ansatz der Beulsteifigkeit

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Je stärker die Krümmung der Ausgangsgeometrie, desto stärker ist die Aufbiegung des Bauteils in seine Sollform und umso ausgeprägter sind die Spannungszustände, die bei der Beulbeanspruchung im Blech herrschen. Ausgehend von unterschiedlich gekrümmten Ausgangsgeometrien zeigten analytische Berechnung und numerische Simulation bereits vielversprechende Ergebnisse und eine gute Übereinstimmung hinsichtlich der erzielbaren Steigerung der Beulsteifigkeit durch die elastische Vorspannung der Teile.

Übertragung auf reale Karosserie-Außenhautteile

Für die experimentelle Validierung mit einer typischen Aluminium-Außenhautgüte wurden verschieden gekrümmte Ausgangsgeometrien hergestellt. Der Einsatz eines eigens entwickelten thermisch unterstützen Umformverfahrens ermöglichte dabei die Beibehaltung der Ausgangsblechdicke in den Bauteilen. Die Beulprüfung erfolgte auf dem Prüfstand des ZUK, wobei die Bauteile in einer robusten Vorrichtung in ihre Sollform gezwungen wurden. Dabei konnte eine Zunahme der initialen Beulsteifigkeit durch die elastische Vorspannung von Ausgangs- auf Sollgeometrie um bis zu 14 % nachgewiesen werden.

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Die maßgebliche Herausforderung besteht nun in der Übertragung der Erkenntnisse auf reale Karosserie-Außenhautteile. Als Demonstrator-Baugruppe wurde zunächst ein Schiebedachsegment mit einer zweifach gekrümmten Außenhaut aus Aluminium in der Nennblechdicke 1,0 mm und einem steifen Strukturteil aus Stahlblech gewählt. Die daran durchgeführten Untersuchungen demonstrieren, wie durch den Einsatz der neuen Methodik die Beulsteifigkeit erhöht und infolgedessen die Blechdicke und das Bauteilgewicht reduziert werden können.

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