IFU Stuttgart

Origami in der Umformtechnik: Bleche falten

Seite: 2/2

Firmen zum Thema

Untersuchungen am Institut für Umformtechnik

Die Mitarbeiter des Institutes für Umformtechnik (IFU) der Universität Stuttgart forschen daher die Herstellbarkeit von solchen Origami-Strukturen aus Blechen mit 0,3 - 1,5 mm Ausgangsblechdicke. Durch die Verwendung von dickeren Blechen werden so potenzielle Designaußenflächen von Gebäuden oder Gehäusen steifer, da die Kernstrukturen der Sandwichverbunde höher gestaltet werden können, wodurch dickere Verbundplatten mit deutlich höheren Biegesteifigkeiten realisiert werden. Einsatzgebiete solcher Sandwichverbunde sind im Schiffs- und Waggonbau sowie der Baubranche (zum Beispiel Zwischenböden im Stahlbau) denkbar. Zudem ergibt sich bei Stahlkernen die Möglichkeit einer stoffschlüssigen Verbindung (zum Beispiel durch Laserstrahlschweißen) zwischen Kern- und Deckblech, wodurch eine besonders hohe Verbindungsfestigkeit erreicht werden kann. Durch diese Bauweise kann ein neuartiges Verbundbauteil hergestellt werden, das kostengünstig wiederverwertet werden kann. Im Gegensatz zu gängigen Verbundbauteilen am Ende des Produktlebenszyklus keine aufwendige Materialtrennung erforderlich, sondern das Bauteil kann im Ganzen eingeschmolzen werden.

Bildergalerie

Die aktuellen Forschungsarbeiten des IFU beschäftigen sich mit der Vorstrukturierung von metallischen Blechen, um eine saubere und definierte Geometrie aufzufalten, sowie mit der entsprechenden Werkzeugtechnik zur Strukturierung und Auffaltung. Einflüsse wie metallische Verfestigungseffekte sind hierbei zu quantifizieren, um in Zukunft entsprechende Faltprozesse zu beherrschen. Der ausgewählte mathematische Faltalgorithmus, also der Verlauf der zu definierenden Faltkanten, muss jeweils an die gegebenen Randbedingungen des Materials angepasst werden. Ziel einer solchen Auslegung ist, dass alle Biegekanten des Faltprozesses nur mit Biegemomenten beaufschlagt werden und somit nur an diesen Stellen des Bauteils umgeformt wird. Ebenfalls von Interesse sind die Verfahrensgrenzen des Faltprozesses, also wie weit sich eine Struktur auffalten lässt und ab welchem Grad an den Vorstrukturen ein Aufreißen der Biegekanten auftritt. Die Ergebnisse einer FEM-Untersuchung, bei der ein 0,7 mm dickes Blech aus den Werkstoff DC04 gefaltet wird, zeigen, dass die Formänderungen nur an den Faltkanten auftreten und nicht in den Ebenen der Zelle. Somit sind nur vergleichsweise geringe Prozesskräfte für eine solche Fertigung zu erwarten, da nur Biegebeanspruchungen im Bauteil auftreten. Im Bild ist eine erste, mittels des favorisierten Fügeverfahrens des Laserstrahlschweißens gefügte, Stahl-Stahl-Sandwichstruktur aus dem Werkstoff DC04 abgebildet.

(ID:44194564)