Innenhochdruck-Umformung von endkonturnahen Tailored Tubes

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IBF Institut für Bildsame Formgebung RWTH Aachen

Die Crashperformance wurde anhand eines Komponententests ermittelt. Dieser Test repräsentiert den IIHS-Seitencrash (Insurance Institute for Highway Safety), bei dem ein Crashschlitten seitlich auf das Fahrzeug prallt. Aufgrund der Höhe des Crashschlittens und seiner Positionierung mittig zum Fahrzeug stellt dieser Crashtest höchste Anforderungen an die PKW-B-Säule.

IHU-Simulation funktioniert nur in geschlossener Prozesskette

Ein Vergleich des Crashverhaltens der B-Säule in der Simulation unter Berücksichtigung und ohne Berücksichtigung der Umformhistorie verdeutlichte die Notwendigkeit einer geschlossenen Simulation der Prozesskette. Ohne Berücksichtigung der Umformeinflüsse drang der Crashschlitten in der Simulation tiefer in die B-Säule ein (Bild 2).

Insbesondere bei den in diesem Projekt untersuchten hochfesten Werkstoffen, wie dem Dualphasenstahl DP600, dem mikrolegierten Stahl H340LAD, dem nichtrostenden Stahl H400 oder dem lufthärtenden Stahl LH900, hat die Umformhistorie einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften des fertigen Bauteils. Sie sollte folglich bei einer numerischen Auslegung einer innenhochdruckumgeformten B-Säule mit berücksichtigt werden.

Optimierung bei identischem Package und Chrashverhalten

Nach der Validierung der numerischen Modelle wurde die Geometrie der Werkzeuge an die Anforderungen des Lastenheftes der B-Säule des W203 angepasst. Insbesondere wurde auf die Einhaltung des maximalen Bauraums und der Funktionsflächen geachtet, da somit eine Vergleichbarkeit der beiden Bauweisen gewährleistet werden konnte.

Die Anpassung umfasste neben der IHU an sich auch die der IHU vorgelagerten Schritte wie Rohreinformen und Gesenkbiegen. Als Rohreinformung wurde ein adaptiertes U-O-Biegen herangezogen um die endkonturnahen Rohre herzustellen. Somit konnte iterativ eine Geometrie ermittelt werden, die sowohl den Vorgaben aus dem Lastenheft entsprach als auch in dieser Prozesskette herstellbar ist.

Übergang zum Dachrahmen muss mit IHU-Bauteil verschweißt werden

Für die Verbindung der B-Säule mit dem Dachrahmen wurde auf eine zusätzliche tiefgezogene Dachanbindung zurückgegriffen (Bild 3). Die für die Lastübertragung notwendige große Fläche am Übergang zum Dachrahmen in Kombination mit dem anschließenden geringen Bauraum im oberen Bereich der B-Säule war in einem zusammenhängenden IHU-Bauteil nicht darstellbar. Die Verbindung der Dachanbindung mit der B-Säule erfolgte, wie auch die zwischen der Seitenwand und der B-Säule, über Laserschweißen.

Zur numerischen Verifizierung der Herstellbarkeit der neuen Geometrie wurde die aus dem Tiefziehen bekannte Grenzformänderungskurve herangezogen. Mit ihrer Hilfe kann auch in der IHU die Herstellbarkeit abgeschätzt werden.

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