Umformtechnik Höckerbleche für den Leichtbau geben dem Bauteil Stabilität

Einen wesentlichen Beitrag zu Leichtbau leisten mehrzellige Blechstrukturen aus Stahlblech. Das sind leichte, flächige Leichtbau-Verbund-Konstruktionen, die in vielen Anwendungsgebieten zur Substitution konventioneller, flächiger Bauteile aus Massivblech eingesetzt werden können.

Anbieter zum Thema

Dörken Coatings GmbH & Co. KG

b+s group

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

FOSTA Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.

Im Rahmen des Forschungsprojektes „Herstellung leichter, mehrzelliger Blechstrukturen für den Nutzfahrzeugbau“ wurde eine Fertigungstechnologie entwickelt, die es erlaubt, großflächige Höckerbleche ohne Trennfugen mit hoher Bauteilqualität durch wirkmedienbasierte Umformverfahren herzustellen. Das realisierte Umformwerkzeug erlaubt die Herstellung von Höckerblechen mit unterschiedlichen Breiten bei nahezu beliebigen Längen einer Wabenplattengestalt. Die hergestellten Höckerbleche wurden dann zu großformatigen Verbundblechen (Wabenplatten) gefügt.

Die strukturelle Auslegung von Höckergeometrie und Plattenaufbau im Hinblick auf die spezifischen Anforderungen der Lastenhefte ausgewählter Bauteile wurde mit Hilfe der FE-Simulation sowie vergleichender Umformversuche mit kleinen Werkzeugen durchgeführt. Es wurden Höckerbleche mit hexagonaler Höckerstruktur und zwei verschiedenen Höckertiefen (4 und 8 mm) hergestellt. Die Blechbreiten betrugen bis zu 1800 mm bei über 2000 mm Länge. Um die Höckerbleche zu Wabenplatten zu fügen, wurden Punktschweiß- sowie Klebeprozesse eingesetzt.

Zum Konturbeschnitt der Höckerbleche hat sich das Wasserstrahlschneiden bewährt. Die experimentellen Untersuchungen zeigten eine hohe Prozessrobustheit der eingesetzten wirkmedienbasierten Umformprozesse. Die hergestellten Bauteile wiesen eine hohe Konturgenauigkeit auf, was Voraussetzung für eine gute Passgenauigkeit zweier Höckerbleche beim Fügeprozess ist. Darüber hinaus zeigten die Bleche eine hohe Steifigkeit und eine hohe gleichmäßige Plastifizierung des Werkstoffes in den umgeformten Bereichen.

Einsatzpotenzial klein- und großformatiger Höckerbleche im Nutzfahrzeugbaus nachgewiesen

Das Einsatzpotenzial von klein- und großformatigen Höckerblechen im Anwendungsbereich des Nutzfahrzeugbaus ist anhand der Herstellung einer Transporter-Trennwand und eines Getriebedeckelelements und innerhalb von Untersuchungen zu deren Einsatzverhalten nachgewiesen worden. Im Vergleich zu den konventionellen massiven Blechbauteilen wurden mit den aus Wabenplatten hergestellten Prototypen Gewichtseinsparungen von 20% (Trennwand) beziehungsweise 55% (Getriebedeckelelement) erreicht. Eine ergänzende ökonomische Bewertung des Halbzeuges beziehungsweise der Prozesskette „Hydroformen - Fügen“ zeigt ferner die wirtschaftlichen Potenziale dieser Technologie auf.

Für großflächige Anwendungen nur bedingt geeignet

Insbesondere im leichten Nutzfahrzeugbau bietet sich ein hohes Potenzial, um bei den eingesetzten großflächigen Blechbauteilen Gewicht einzusparen und - vor dem Hintergrund der gesetzlichen Beschränkung des Maximalgewichts von Nutzfahrzeugen - das Leergewicht zu reduzieren und somit die Nutzlast zu erhöhen. Wabenplatten aus Stahlblech stellen aufgrund ihrer spezifischen Bauteileigenschaften eine wirtschaftlich und technologisch attraktive Lösung für ebene, kleinflächige Teile im Kraftfahrzeugbau dar.

Für großflächige Anwendungen sind diese Verbundbleche jedoch nur bedingt geeignet, da sie mit Überlappungen gefügt werden müssen, was zu einer unerwünschten Erhöhung der Trennfugenanzahl und somit zu höheren Fertigungskosten und erhöhter Korrosionsneigung führen kann.

(ID:309815)