HS Heilbronn

Leichtere Außenhautteile durch neuartigen Ansatz der Beulsteifigkeit

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Die umformtechnische Herstellung des Außenteils erfolgt in einem Versuchswerkzeug in einer numerisch berechneten, definiert überwölbten Ausgangsgeometrie. Anschließend finden ein umlaufender Beschnitt und das Abkanten des Fügeflanschs statt. In der Fügevorrichtung wird das Einzelteil aus seiner Ausgangs- in seine Sollgeometrie gezwungen. Die dabei hervorgerufenen elastischen Spannungen über dem Blechquerschnitt lassen eine Zunahme der Beulsteifigkeit um bis zu 13 % im Vergleich zum spannungsfreien Bauteil erwarten. Unter Aufrechterhaltung der so induzierten Spannungen wird das Außenteil mit dem versteifenden Innenteil verklebt. Als Referenz dient das in seiner Sollform gefertigte Außenteil, das ideal spannungsfrei mit dem Innenteil gefügt wird.

Hinreichend identische Blechdickenverteilung

Bei der simulationsgestützten Auslegung des Ziehprozesses und der Werkzeugeinarbeitung wurde große Sorgfalt auf eine gute Übereinstimmung der Ausreckung beider Außenhaut-Varianten gelegt, sodass eine hinreichend identische Blechdickenverteilung vorliegt. Durch Optimierungen am Abkant- und am Fügeprozess sowie optische Vermessung der gefügten Baugruppen wird die Einhaltung des Prinzips der Geometriegleichheit sichergestellt. Mit gleichem Elastizitätsmodul, gleicher Blechdicke und gleicher Bauteilkrümmung bei gleicher Randeinspannung sind die Voraussetzungen für die vergleichende Beulprüfung der Bauteile im spannungsfreien als auch im spannungsbehafteten Zustand gegeben.

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Der gegenwärtige Stand der Erkenntnisse lässt bereits eine mögliche Blechdickenreduzierung und damit Gewichtseinsparung bei der untersuchten Schiebedachbeplankung um bis zu 6 % bei gleicher Beulsteifigkeit erwarten. Weiterführende Untersuchungen beziehen sich auf geometrisch anspruchsvolle Bauteile wie zum Beispiel Tür- oder Frontklappenaußenbleche mit Designelementen wie Stylingkanten sowie komplexer Konturgestaltung. Ergänzend werden die Einflüsse der Spannungszustände auf die Beulfestigkeit und das Noise-Vibration-Harshness-Verhalten der Bauteile mit numerischen und experimentellen Methoden analysiert.

Das Vorhaben „Fertigungstechnologie für auf Beulsteifigkeit optimierte Karosserie-Außenhautteile“ (FerTeBeSt) wird gefördert mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Produktionsforschung“ und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Es zeigt erneut, wie aus der interdisziplinären Zusammenarbeit von Wissenschaftlern an der Hochschule Heilbronn und der engen Kooperation mit regionalen KMUs technologisch neuartige und gleichermaßen pragmatische Lösungsansätze entstehen. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

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