Suchen

IFU Stuttgart Origami in der Umformtechnik: Bleche falten

| Autor/ Redakteur: Mathias Liewald, Philipp Schmid, Matthias Schneider / M.A. Frauke Finus

Faltstrukturen sind aus einem ebenen Ausgangsmaterial gefaltete, zelluläre Strukturen, die in einem isometrischen Verfahren hergestellt und salopp als „High-Tech-Origami“ (origami sekkei) bezeichnet werden. Diese Strukturen aus verschiedenen Blechwerkstoffen lassen sich in vielerlei Anwendungen vorteilhaft einsetzen, zum Beispiel als optisch ansprechende Fassade, als Wärmetauscherplatten oder aber als Kernstruktur bei Sandwichhalbzeugen.

Firmen zum Thema

Hier sind die Ergebnisse einer FEM-Untersuchung dargestellt, bei der ein 0,7 mm dickes Blech aus den Werkstoff DC04 gefaltet wird.
Hier sind die Ergebnisse einer FEM-Untersuchung dargestellt, bei der ein 0,7 mm dickes Blech aus den Werkstoff DC04 gefaltet wird.
(Bild: IFU Stuttgart)

Insbesondere ist die Verwendung von Faltstrukturen als Kernmaterial für Sandwichpaneele vielversprechend. So können diese Strukturen stabil und relativ hoch aufgefaltet werden, wodurch die Bauteildicke und damit die Steifigkeit des Verbundes enorm erhöht werden kann. Durch die multidirektionale Faltkantenorientierung der Struktur sind die mechanischen Eigenschaften des Verbundes flächenanisotrop und daher vergleichbar mit denen von Honigwabenkernen.

Gleichzeitig bietet sich auch das Potenzial, die Fertigung deutlich wirtschaftlicher zu gestalten. Während bei Honigwaben die einzelnen Waben sowie die Deckbleche durch Kleben gefügt werden müssen, entstehen die Faltwaben aus der Faltung eines Bleches und bilden somit ein zusammenhängendes Bauteil ohne zusätzliche Fügestellen. Darüber hinaus besitzen die Faltwaben den Vorteil ihrer offenen Struktur, die eine Integration von zusätzlichen Funktionalitäten wie Durchlüftung zur Vermeidung von Kondensatbildung, Integration von Heizelementen oder auch Kabelbäume problemlos ohne zusätzliche Bearbeitung ermöglicht. Zur Fertigung von Faltkernen aus Blech werden in den meisten Fällen zwei Prozessschritte benötigt. Erstens: Die Einbringung der Vorstruktur, welche die Faltkanten im Bauteil definiert. Zweitens: Die Auffaltung des vorstrukturierten, ebenen Materials zu einem dreidimensionalen Körper mit 1 bis 3 Biegeachsenorientierungen.

Bildergalerie

Für die Einbringung der Vorstruktur in die ebene Platine sind Fertigungsverfahren wie Anschneiden, Prägen, Perforieren, etc. denkbar. Die Erzeugung dieser Faltstrukturen ist heute noch größtenteils Gegenstand der Forschung, weswegen die Faltungen noch immer meist manuell erfolgen. Die Herstellung solcher Faltstrukturen als „Meterware“ wird bis heute nur durch wenige theoretische Fertigungsansätze verfolgt. Die in der Forschung und vereinzelt in der Industrie vorhandene Fertigungskonzepte konzentrieren sich aktuell auf Ausgangsmaterialien wie Kunststoffe, Aramidpapiere und dünne Faserverbundwerkstoffe mit einer vernachlässigbar kleinen Materialdicke. Nur wenige Untersuchungen beziehen sich auf metallische Werkstoffe und wenn dann primär auf Materialien mit Ausgangsblechdicken kleiner 0,2 mm bei Reinaluminium und kleiner als 0,1 mm bei Stahlwerkstoffen. Der Grund hierfür ist die zunehmende Komplexität des Materialflusses an den scharfkantigen Faltkanten bei steigender Ausgangsblechdicke. Die Faltung von komplexen Strukturen ist daher ab einer bestimmten Blechdicke mit den aktuellen Fertigungsansätzen nicht möglich.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 44194564)