Blechumformung Innenhochdruck-Umformung von endkonturnahen Tailored Tubes

Autor / Redakteur: Marcus Urban, René Henn und Gerhard Hirt / Annedore Munde

Die teilweise gegenläufigen Forderungen der Gesetzgebung hinsichtlich passiver Sicherheit und Ökologie im Fahrzeugbau erfordern die Untersuchung neuer Verfahrenskombinationen. In einem Forschungsprojekt wurde daher das Potenzial der Kombination hochfester endkonturnaher Tailored Tubes mit der Innenhochdruck-Umformung (IHU) am Beispiel einer PKW-B-Säule untersucht.

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Erweiterung des Gestaltungsspielraums und Leichtbaupotenzials der Innenhochdruck-Umformung durch endkonturnahe Tailored Tubes. Bild: RWTH
Erweiterung des Gestaltungsspielraums und Leichtbaupotenzials der Innenhochdruck-Umformung durch endkonturnahe Tailored Tubes. Bild: RWTH
( Archiv: Vogel Business Media )

Das Kooperationsprojekt des Instituts für Bildsame Formgebung und des Instituts für Kraftfahrzeuge der RWTH Aachen University wurde von der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (Fosta) gefördert. Ziel war es, die Bauteile mit einer numerischen Methode vor der Fertigung belastungsangepasst auszulegen.

Tailored Tubes statt zylindrischer Rohre für IHU

In der Innenhochdruck-Umformung (IHU) werden konventionell zylindrische Rohre eingesetzt, um komplexe Bauteile mit hoher struktureller Steifigkeit zu fertigen. Über den Einsatz von Tailored Tubes in der IHU konnte zusätzlich Gewicht eingespart werden. Die Gewichtsersparnis wird erzielt, indem die Wandstärken beziehungsweise Materialkombinationen der Rohre an die zukünftige Belastung des Bauteils angepasst werden.

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Ein gängiges Verfahren, diese Anpassung zu erreichen, ist die diskontinuierliche Einformung von Tailored Blanks zu Tailored Tubes. Die Tailored Blanks werden zum einen über das flexible Walzen (Tailor Rolled Blanks), zum anderen durch das Verschweißen von unterschiedlichen Blechen (Tailor Welded Blanks) erzeugt [1, 2].

Neue Generationen hochfester Werkstoffe ermöglichen einen zusätzlichen Anstieg der passiven Sicherheit der Bauteile beziehungsweise eine weitere Gewichtsreduktion. Dieser Vorteil geht jedoch im Allgemeinen mit einer Verringerung des gestalterischen Spielraums für den Ingenieur einher.

Rohre mit variablem Durchmesser erhöhen Gestaltungsspielraum der IHU-Bauteile

Eine vielversprechende Möglichkeit, den Gestaltungsspielraum der IHU-Bauteile wieder zu erweitern, ist der Einsatz von Rohren mit variablem Durchmesser, den endkonturnahen Rohren. Die Herstellung dieser endkonturnahen Rohre erfolgt diskontinuierlich über Biegen beziehungsweise über eine Kombination von Tiefziehen und Biegen [2]. Der an den Stößen entstehende Spalt wird verschweißt.

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