Innovative Sitzbauteile durch Umformen von Mehrphasenstählen

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Friedrich-Alexander-Univ. LFT Lehrstuhl für Fertigungs- technologie

Durch die virtuelle Methodenplanung liegen Konzepte zur jeweiligen Prozessführung unter Berücksichtigung der Machbarkeit und Arbeitsgenauigkeit mit den neuartigen Mehrphasenstählen vor. Die simulationsgestützt ermittelten Fertigungsstrategien werden anschließend in die Realprozesse überführt.

Umformwerkzeuge für Leichtbaukomponenten aus Mehrphasenstahl entwickelt

Es wird eine entsprechende Werkzeugtechnik konzipiert und aufgebaut, die prototypnahe umformtechnische Herstellung der neuartigen Leichtbaukomponenten aus Mehrphasenstahl durchgeführt sowie verschiedene Fertigungsmuster im Bauteiltest erprobt. Zur Verifikation der numerischen Prozessauslegung werden reale und virtuelle Stadienteile einander vergleichend gegenübergestellt und die Qualität der Simulationsergebnisse quantitativ bewertet.

Mit der Prämisse der konstruktiven Umsetzung eines Werkzeugkonzepts, das zum Einsatz in industriellen Biege- und Stanzautomaten mit hoher Ausbringungsleistung geeignet ist, werden ausgehend von der numerischen Stadienplanung entsprechende Werkzeugelemente für die mehrstufige, umformtechnische Herstellung der neuartigen Leichtbaukomponenten konzipiert und realisiert. Unter Verwendung der virtuell optimierten Prozessführung kann das Umformverhalten verbessert und das Bauteil entsprechend der gestellten Spezifikationen gefertigt werden (Bild 6).

Es ist folgerichtig festzuhalten, dass die Optimierung der Umformwerkzeuge äußerst schnell und effektiv unter Vermeidung zeitintensiver Try-out-Schleifen realisiert werden kann. Darüber hinaus erfüllt die neue Leichtbaukomponente die aktuell existierende Spezifikation, sodass eine hohe Bauteilperformance und das entsprechende Leichtbaupotenzial nachgewiesen sind.

Bessere Festigkeit und weniger Gewicht als Ergebnis

Insgesamt konnte in dem Forschungsvorhaben das Potenzial von Mehrphasenstählen zur umformtechnischen Herstellung von Leichtbau-Sitzkomponenten aufgezeigt werden. Aufgrund der Fokussierung auf die Gewichtsminimierung und die hohe Arbeitsgenauigkeit bei günstigen Festigkeitseigenschaften konnte eine deutliche Gewichtsersparnis von rund 25% im Vergleich zu Serienbauteilen aus konventionellen Stahlwerkstoffen erzielt werden.

Darüber hinaus konnte die Eignung der experimentellen und simulativen Methodik zur Abstimmung von Werkstoff, Prozess und Bauteildesign nachgewiesen werden. Die erarbeiteten Erkenntnisse können nun künftig bei der Entwicklung von neuartigen Sitzbauteilen genutzt werden.

Die Forschungsresultate wurden innerhalb des BFS-Projekts 707/06 „Umform- und fügetechnische Betrachtung der Prozesskette Fahrzeugsitz“ erzielt. Die Autoren danken der Bayerischen Forschungsstiftung (BFS) für die Projektförderung sowie den Projektpartnern für die hervorragende Zusammenarbeit.

* Dipl.-Ing. Markus Kaupper ist Gruppenleiter Blechumformung am Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT) der Universität Erlangen-Nürnberg, Prof. Dr.-Ing. Marion Merklein ist Inhaberin des LFT, Dr.-Ing. Peter Weidinger ist Leiter zentrales Werkstofflabor der Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG in Coburg

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