Umformtechnik

Im Fertigungsprozess lassen sich Bauteile spezifisch optimieren

16.10.2009 | Autor / Redakteur: Sven Hübner und Andere / Dietmar Kuhn

Wissenschaftler der TU Clausthal und der Leibniz-Universität Hannover haben sich das Ziel gesetzt, Werkstoffeigenschaften im Fertigungsprozess für ein bestimmtes Belastungsprofil lokal zu beeinflussen. Bilder: SFB 675
Wissenschaftler der TU Clausthal und der Leibniz-Universität Hannover haben sich das Ziel gesetzt, Werkstoffeigenschaften im Fertigungsprozess für ein bestimmtes Belastungsprofil lokal zu beeinflussen. Bilder: SFB 675

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Den spezifischen Anforderungsprofilen angepasste Bauteile tragen nicht nur zur Materialeinsparung und damit zur Ressourcenschonung bei, sondern bieten gleichzeitig eine erhöhte Sicherheit. Erreicht wird das Optimum nach neuesten Untersuchungen insbesondere durch die Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften.

In nahezu allen technischen Bereichen werden metallische Strukturen eingesetzt, die jeweils spezifischen Anforderungsprofilen unterliegen und ihrem Einsatz entsprechend den verschiedensten Belastungen ausgesetzt sind.

Sonderforschungsbereich untersucht Einstellen lokaler Metall-Eigenschaften

Bereits 2006 bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) den Sonderforschungsbereich SFB 675 „Erzeugung hochfester metallischer Strukturen und Verbindungen durch gezieltes Einstellen lokaler Eigenschaften“, der sich eingehend mit dieser Thematik befasst. Die Wissenschaftler des SFB 675 der beteiligten Institute der Technischen Universität Clausthal und der Leibniz-Universität Hannover haben sich zum Ziel gesetzt, Werkstoffeigenschaften im Fertigungsprozess lokal derart zu beeinflussen, dass diese, dem Belastungsprofil angepasst, optimiert eingestellt werden können.

Dazu ist die Erarbeitung neuer Lösungsansätze und Methoden erforderlich. Eine umfassende und durchgängige Betrachtung der Prozesskette zur Fertigung hochfester metallischer Strukturen und Verbindungen mit gezielt lokal eingestellten Eigenschaften unter Berücksichtigung der umfangreichen Wechselwirkungen der Teilprozesse steht im Mittelpunkt dieser Forschungskooperation.

In Blechbauteilen lassen sich lokale Festigkeiten verändern

Ein mögliches Konzept zur Einbringung lokaler Festigkeiten in Blechbauteile ist die Nutzung des Effektes der verformungsinduzierten Martensitbildung [1] (Literatur siehe Kastentext). Diese Phasenumwandlung des metastabilen austenitischen Grundwerkstoffs in das martensitische Gefüge basiert auf der Metastabilität des Materials und kann durch Verformungen hervorgerufen werden.

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Literatur:

Beeinflussende Effekte sind die Legierungszusammensetzung des Werkstoffes, die Temperatur, der Umformgrad und die Umformgeschwindigkeit. Der Nachweis und die Bestimmung der Gefügeanteile können mittels metallografischer Analysen [2] oder aufgrund der geänderten magnetischen Eigenschaften auch durch Wirbelstromtechnik erfolgen.

Lokale martensitisch hochfeste Zonen im austenitisch-duktilen Grundgefüge

Zur Herstellung belastungsangepasster Bauteile werden in das austenitisch-duktile Grundgefüge des Werkstücks lokal martensitisch hochfeste Zonen eingebracht. Durch den Einsatz von Nebenformelementen während des Tiefziehprozesses von Blechen werden gezielt die lokalen Werkstoffeigenschaften beeinflusst und sogenanntes α’-Martensit erzeugt. Die Auslegung der Stempel und ihrer Anordnung erfolgte auf Basis numerischer und experimenteller Untersuchungen.

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