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EFB-Kolloquium

Neue Entwicklungen und Anwendungen für Blech im Leichtbau

| Autor: Annedore Bose-Munde

Effiziente Verarbeitung zukunftsweisender Leichtbauwerkstoffe – so lautete das Motto des diesjährigen EFB-Kolloquiums. Bereits zum 37. Mal bot die zweitägige Veranstaltung für Experten aus Industrie und Wissenschaft eine Plattform für den Erkenntnis- und Erfahrungsaustausch.

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Exemplarische Karosseriebauvorrichtung im Automobilbau.
Exemplarische Karosseriebauvorrichtung im Automobilbau.
( Bild: IWU )

Am 28. und 29. März war die Schwabenlandhalle in Fellbach Treffpunkt der Blech und hybride Strukturen verarbeitenden Industrie. Das von der Europäischen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e. V. (EFB) veranstaltete EFB-Kolloquium bot auch in diesem Jahr wieder ein Forum für den lösungsorientierten Austausch der Experten aus den unterschiedlichen Bereichen. Die Schwerpunkte wurden in vier Sektionen beleuchtet: Maschinen + Werkzeuge, (energie)effiziente Produktionsverfahren, Stahl sowie Aluminium.

Walzprofilieren von gewichtsoptimierten Bauteilen

Auf dem Programm standen unter anderem Beiträge aus den Entwicklungsabteilungen von Allgaier Automotive, Andritz Kaiser, AP&T Sweden, Benteler Automobiltechnik, Cell Impact, Constellium, data M, Krauss Maffei Technologies, Trumpf Laser- und Systemtechnik, Thyssenkrupp und Volkswagen sowie aus führenden Forschungsinstituten.

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Ein Verfahren, mit dem gewichtsoptimierte Bauteile hergestellt werden können, ist das Walzprofilieren. Das Thema „Walzprofilieren bei der Verarbeitung zukünftiger Leichtbau-Werkstoffe und der Herstellung belastungsangepasster Bauteile“ erläuterte Dr. Thomas Dietl von der data M Sheet Metal Solutions GmbH aus Valley. Er stellte ein neues Umformkonzept für konventionelle und belastungsangepasste walzprofilierte Profile vor sowie das Maschinenkonzept. Durch die Anwendung von Finite-Elemente-Simulationssoftware und CAE-Planungswerkzeugen konnte das erste 3D-Rollforming-Center vollständig virtuell entwickelt werden.

„Erste Bauteile wurden bereits erfolgreich auf der neuen Anlage profiliert. Die Herstellung von sowohl breiten- als auch höhenverstellbaren Profilen beweist die Flexibilität des umgesetzten Konzeptes“, sagte Dietl. Im nächsten Schritt wird das erste 3D-Rollforming-Center an ein Materialforschungsinstitut ausgeliefert. Dort sollen neue Materialien wie höher- und höchstfeste Stähle sowie deren Umformverhalten untersucht werden.

Reservoirstanznieten für effizientes Fügen von FKV-Metallverbindungen

Etablierte vorlochfreie Stanznietverfahren erlauben eine kosteneffiziente Fertigung von Mischbaustrukturen. Allerdings schmälern einige Faktoren das Potenzial für den erfolgreichen Einsatz als Fügeverfahren für FKV-Metallverbindungen, so die in den Verbundwerkstoff induzierte Schädigung beim Stanzvorgang und das eingeschränkte Spektrum an fügegeeigneten Materialdickenkombinationen. In seinem Vortrag „Schädigungsarmes Fügen von Faser-Kunststoff-Verbunden mit metallischen Halbzeugen mittels neuartigem Stanznietverfahren“ stellte Florian Augenthaler vom Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) der Universität Paderborn das gleichnamige EFB-Forschungsprojekt vor, welches sich mit dieser Thematik auseinandersetzt.

„Eine Kombination aus Elementgeometrie und Prozessablauf des Voll- und Halbhohlstanznietens stellt eine zielgerichtete Weiterentwicklung der Stanzniettechnologie für FKV-Anwendungen dar. Mithilfe des sich daraus ergebenden Reservoirstanznietens können die Vorteile beider Verfahren vereint werden. Entsprechend können die durch den Fügeprozess eingebrachten Laminatschädigungen deutlich reduziert werden, außerdem ist eine große Anzahl an fügegeeigneten metallischen Fügepartnern möglich“, so das Fazit der Untersuchungen. „Leichtbau von Karosseriebauvorrichtungen durch schwarmintelligente Fachwerksauslegung“ war das Thema von Dr. Marcel Todtermuschke vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz.

Die Methode ermittelt aus vorgegebenen Randbedingungen wie Bauraum, Tabubereich, Spannstellen und Anbindungen einen Vorschlag für das Fachwerk. Dabei kommen schwarmintelligente Optimierungsverfahren zum Einsatz: die aus der Natur abgeschaute Ameisen- und die Partikelschwarmoptimierung. Diese Algorithmen werden in die Simulationssoftware Matlab und Catia-V5 implementiert.

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Die EFB-Projektpreise 2017

Die EFB-Projektpreise wurden an junge Ingenieure verliehen.

Für das internationale Cornet-Projekt „Mechanisches Fügen von Werkstoffen mit eingeschränkter Duktilität“ erhielten Dr.-Ing. Mathias Jäckel vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik in Dresden und Dr.-Ing. Martin Hofmann vom Lehrstuhl für Mechanik multi-funktionaler Struk­turen am Institut für Festkörper­mechanik der TU Dresden den EFB-Projektpreis 2017.

An dem Vorhaben „Identifikation spannungsabhängiger Bauschinger-­Koeffizienten“ waren ebenfalls zwei Forschungsstellen beteiligt. Ausgezeichnet wurden: Heinrich Traphöner vom Institut für Umformtechnik und Leichtbau der TU Dortmund und Martin Rosenschon vom Lehrstuhl für Fertigungstechnologie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen­-Nürnberg.

Der dritte Projektpreis ging an Christer-Clifford Schenke vom Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik der TU Dresden. Am Institut für Fluidtechnik an der TU Dresden bearbeitete er das Vorhaben „Energieeffizienz verdrängergesteuerter Pressenhydraulik“.

Ameisenalgorithmen zielgerichtet für Fachwerksauslegung nutzen

„Durch die steigende Modellvielfalt werden immer kürzere Entwicklungszeiten notwendig. Die Tätigkeiten von Planer und Konstrukteur sind dabei vorwiegend erfahrungsbasiert und wiederkehrend. Zudem werden Steifigkeitsberechnungen in der Regel nach der Konstruktion durchgeführt, wodurchÄnderungsschleifen notwendig werden“, nannte Todtermuschke drei Gründe, die die Wissenschaftler nach neuen Entwicklungstools suchen ließen. Ziel war die Entwicklung eines planungsunterstützenden Softwaretools zur automatischen Konstruktion von optimalen Fachwerksstrukturen inklusive Steifigkeitsabschätzungen. „Mit der vorgestellten Methode ist eine erhebliche Zeitersparnis und damit auch Kostensenkung möglich und durch die automatischen Steifigkeitsuntersuchungen sind weniger Iterationsschleifen nötig“, nannte der IWU-Wissenschaftler einige Vorteile.

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