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Fehlerfreie Bauteile beim Presshärten

| Autor/ Redakteur: Theo Drechsel / Stefanie Michel

Der Einsatz von FE-Simulationen ist ein effektiver Weg zur Bestimmung geeigneter Prozessparameter für das Presshärten. Die Kombination einer thermomechanisch gekoppelten Prozesssimulation mit einer automatisierten Prozessverbesserung ermöglicht fehlerfreie Bauteile.

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Bild 1: Mit Presshärten hergestellte Bauteile können in der Automobilkonstruktion Leichtbaupotenziale erschließen.
Bild 1: Mit Presshärten hergestellte Bauteile können in der Automobilkonstruktion Leichtbaupotenziale erschließen.
( Bild: Autoform )

Zu den vorrangigen Zielen bei der Konstruktion von Rohkarossen gehört es, das Gewicht bei gleichzeitiger Verbesserung von Steifigkeit und Aufprallwiderstand zu verringern. Durch die Einführung fortschrittlicher Konstruktionskonzepte im Leichtbau (Form-, Struktur- und Werkstoffleichtbau) konnten dabei bereits beachtliche Erfolge erzielt werden. Im Bereich des Werkstoffleichtbaus hat sich die Verwendung verschiedenartiger metallischer Werkstoffe mit spezifisch auf den Einsatzbereich zugeschnittenen Eigenschaften etabliert. Insbesondere mikrolegierte Mangan-Bor-Stähle, welche im martensitischen Zustand Zugfestigkeitswerte über 1200 MPa garantieren können, kommen inzwischen für die Verwendung einer Vielzahl von zum Teil sicherheitsrelevanten Bauteilen zum Einsatz.

Mit virtueller Prozessauslegung schneller zum Ergebnis

Klassische Presshärtekomponenten sind demnach unter anderem A-Säulen, B-Säulen, Mitteltunnel, Dachverstärkungen oder Schweller. Zur Herstellung solcher Bauteile stehen mit dem direkten und dem indirekten Presshärten zwei weit entwickelte Verfahrensvarianten zur Verfügung, deren Prozessauslegung – ebenso wie die Bauteilgestaltung selbst – zunehmend komplexer geworden ist. Um das volle Leichtbaupotenzial der benannten UHSS-Werkstoffklasse zu erschließen, wurden zudem Ansätze, wie beispielsweise Tailored Welded Blanks, Tailor-rolled Blanks, Patchwork Blanks oder das Tailored Tempering in verschiedenen Ausführungen verwirklicht. Zur virtuellen Prozessauslegung steht dem Planer nunmehr ein Optimierungsalgorithmus zur Verfügung, der die Zeit des manuellen Lösungsfindungsprozesses verringert und eine Bewertung anhand automatisch ermittelter Zwischenergebnisse ermöglicht.

Das bauteilbezogene Presshärten, welches praktisch umgesetzt werden soll, kann vom Prozessingenieur beziehungsweise Methodenplaner vollständig mit der Autoform-Software entwickelt werden. Im frühen Stadium der Untersuchungen ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Reißern und Falten zu bewerten. So ist die grundsätzliche Machbarkeit durch sinnvolle Modifikation aller Einflussparameter zu gewährleisten. Dabei wird für jede Parameterkombination ein zugehöriger Simulationslauf erforderlich, der eine Bewertung der Tendenz der Ergebnisentwicklung zulässt.

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