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Warmumformung

Höchste Festigkeiten bei IHU-pressgehärteten Hohlprofilen erzielt

| Autor/ Redakteur: Frank Schieck und Alexander Paul / Dietmar Kuhn

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) gehört zu den bedeutendsten Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen auf dem Gebiet der Produktionswissenschaft für die Automobil- und Maschinenbaubranche. Der Leichtbau, speziell die Entwicklung neuer Strategien für die Blech- und Rohrumformung, ist eines der zentralen Forschungsgebiete. Im Mittelpunkt steht derzeit die Warmumformtechnologie von Hohlprofilen.

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Demonstratorbauteil aus LH 800, das im IHU-Verfahren pressgehärtet wurde. Bild: IWU
Demonstratorbauteil aus LH 800, das im IHU-Verfahren pressgehärtet wurde. Bild: IWU
( Archiv: Vogel Business Media )

Eine der größten Herausforderungen für die Automobilindustrie ist es, Leichtbau zu betreiben, um den Treibstoffbedarf und die CO2-Emission zu reduzieren sowie gleichzeitig die erhöhten Sicherheits- und Crashanforderungen zu erfüllen. Neben dem Leichtbau mittels klassischer Leichtmetalle wie Aluminium und Magnesium bieten hoch- und höchstfeste Stähle ein Leichtbaupotenzial.

Presshärten ermöglicht Fortschritte beim Leichtbau

Die Kombination von Warmumformung und Eigenschaftsänderung in einer Umformstufe wird als Presshärten bezeichnet und im Bereich der Blechumformung bereits industriell genutzt. Eine weitere Steigerung des Leichtbaufaktors konnte durch die Übertragung dieser Technologie auf geschlossene Profile erreicht werden. Hierzu wurde am Fraunhofer-IWU das Presshärten im wirkmedienbasierten Prozess entwickelt.

Während man sich bei der Umformsequenz wie auch bei den Temperaturbereichen eng am Prozessfenster für das Presshärten von Blechbauteilen orientieren kann, stellt sich das Tryout des wirkmedienbasierten Umformprozesses als besonders anspruchsvoll dar. Es gilt, innerhalb kürzester Zeit den Druckaufbau zu realisieren, wobei ständig die Balance zwischen Nachschieben, Abdichten und dem Innendruck gewahrt bleiben muss. Aktuell können bei entsprechender Auslegung des Prozesses (inklusive Anlagen- und Werkzeugtechnik) Taktzeiten von 30 s erreicht werden.

Bauteil-Temperaturverlauf beim Presshärten entscheidend

Beim Presshärten sind die mechanischen Eigenschaften der Bauteile stark vom Temperaturverlauf, also der Abkühlrate während des Umformprozesses, abhängig. Deshalb ist die Kenntnis des tatsächlichen Bauteil-Temperaturverlaufes wichtig, damit die hergestellten Bauteile auch die gewünschten Festigkeiten besitzen. Die Abkühlrate wird von mehreren Einflussfaktoren im Prozess, wie der Bauteilgeometrie, den Flächenpressungen, dem Wirkmedium oder den Werkzeugwerkstoffen, stark beeinflusst.

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