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Umformen für den Leichtbau

Presshärten erlaubt Leichtbau in der Großserie

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Große Potenziale sieht das IWU auch in der selektiven Temperierung der Blechplatinen. Durch die Teilaustenitisierung könnten konventionelle, isotherme Werkzeuge eingesetzt werden, um gradierte Bauteileigenschaften zu erreichen. Mittels der Kontakterwärmungsanlage ließen sich scharfe Abgrenzungen der erwärmten Bereiche bei gleichzeitig schneller Austenitisierung in circa 15 s erreichen.

Innenhochdruck-Umformen und Presshärten in einem Verfahren kombiniert

Werden die Verfahren Innenhochdruck-Umformen und Presshärten kombiniert, können nach Auskunft von Schieck hochfeste geschlossene Profile hergestellt werden, die schon durch ihre Geometrie eine höhere Steifigkeit als offene Blechbauteile haben.

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Das Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) der Leibniz-Universität Hannover arbeitet an einer überlagerten Innenkühlung, basierend auf einer Wasser-Luft-Spraykühlung. Damit werde die Prozesskette zur Herstellung von formgehärteten Rohrprofilen erheblich verkürzt. Außerdem ermögliche dieser Herstellprozess lokal angepasste Eigenschaften.

Der Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (UTG) der TU München widmet sich der Versagensvorhersage beim direkten Warmumformen durch Grenzformänderungskurven auf Grundlage von messbaren Materialkennwerten: In der Automobilindustrie wird die Grenzformänderungskurve nach DIN ISO 12004-2 für die Vorhersage des Bauteilversagens verwendet. Mit beheizten Werkzeugen ermittelte Grenzformänderungskurven wiesen bei Temperaturen von circa 500 bis 800 °C eine hohe Streuung auf und würden nicht in der Industrie eingesetzt. Deshalb werde dort die 20%-Ausdünnung der Blechdicke als Versagenskriterium verwendet. Durch die Verwendung von berechneten Grenzformänderungskurven auf Basis von gemessenen Materialkennwerten aus dem Warmzugversuch sei eine bessere Vorhersage der Herstellbarkeit pressgehärteter Bauteile in gängigen Simulationstools gezeigt worden.

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) in Freiburg arbeitet beim Presshärten an der experimentellen Charakterisierung der Werkstoffe. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Weiterentwicklung von Materialmodellen für die Umformsimulation, mit denen die Prozesse im Werkstoff während des Presshärtens beschrieben werden können. Für die beim Presshärten verwendete Stahlsorte 22MnB5 existierten in der Literatur viele experimentelle Untersuchungen. Bislang nicht ausreichend betrachtet wurden der Einfluss der Mikrostruktur des Ausgangsmaterials sowie der Effekt der Austenitdeformation während der Umformung auf die Phasenumwandlung.

Fachleute erwarten steigende Bedeutung des Presshärtens in der Autoindustrie

Angesichts dieser Aktivitäten erwarten die Experten für das Presshärten noch eine große Zukunft. „In Europa oder den USA gibt es kein Neufahrzeug mehr ohne Warmumformteile. Es gibt noch Verbesserungen, aber grundsätzlich wird das Verfahren nicht infrage gestellt“, sagt Gräbener. Es sei deshalb so gut, weil ein billiger Stahl eingesetzt werde, es eine sehr gute Wiederholgenauigkeit biete, keine Rückfederung habe und weil man den Prozess mittlerweile im Griff habe. „Die meisten Herausforderungen sind gelöst, von daher ist die Tendenz ungebrochen“, erläutert der Schuler-Vertriebsmanager. „Der Leichtbau mit Stahl hat sein Ende noch lange nicht erreicht“, sagt auch Rink. Durch die Entwicklung von Werkstoffen mit besserer Crash-Performance würden weitere Bauteile der Karosserie für die Warmumformung erschlossen. „Hochfester Stahl birgt für die Massenfahrzeuge im unteren Preissegment noch ein erhebliches Potenzial zur Gewichtsreduzierung“, erwartet der Gestamp-Werksleiter.

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Über den Autor

 Stéphane Itasse

Stéphane Itasse

, MM MaschinenMarkt

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