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Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL)

Stahlinnovationspreis 2015 an IUL der TU Dortmund

| Redakteur: Dietmar Kuhn

Das vom Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL) der Technischen Universität Dortmund entwickelte Inkrementelle Profilumformen ist mit dem Stahl-Innovationspreis 2015 (3. Platz) von Prof. Johanna Wanka, Bundesministerin für Bildung und Forschung, ausgezeichnet worden. Das Verfahren ermöglicht die flexible Herstellung von Profilen aus hochfesten Stählen mit bislang nicht erreichter geometrischer Komplexität.

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Mit dem Stahl-Innovationspreis ausgezeichnet: Dr. Christoph Becker (TU Dortmund), Prof. Matthias Hermes (FH Südwestfalen), Prof. A. Erman Tekkaya (TU Dortmund) und Goran Grzancic (TU Dortmund, v.l.). Foto: Roland Baege/TU Dortmund.
Mit dem Stahl-Innovationspreis ausgezeichnet: Dr. Christoph Becker (TU Dortmund), Prof. Matthias Hermes (FH Südwestfalen), Prof. A. Erman Tekkaya (TU Dortmund) und Goran Grzancic (TU Dortmund, v.l.). Foto: Roland Baege/TU Dortmund.
( Bild: IUL/TU Dortmund )

Leichtbau und konsequente Materialausnutzung zählen nicht nur bei der Auslegung von Fahrzeugen zu den wichtigsten Zielen, sondern gewinnen im Hinblick auf Ressourceneffizienz auch bei anderen Produkten zunehmend an Bedeutung. Dünnwandige Profile erfüllen durch ihr günstiges Verhältnis von Eigengewicht zu Tragfähigkeit und geringen Materialeinsatz diese Anforderungen.

Profile mit beanspruchungsoptimierten Querschnitten können mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Diese erfordern jedoch meist einen Kompromiss zwischen Bauteilkomplexität und Fertigungsflexibilität. So lassen sich beispielsweise durch Innenhochdruckumformen Bauteile mit hoher Komplexität herstellen, jede Geometrieänderung ist aber mit großem werkzeugtechnischem Aufwand verbunden.

Im Institut für Umformtechnik und Leichtbau der TU Dortmund hat das Team Dr. Christoph Becker (TU Dortmund), Prof. Matthias Hermes (FH Südwestfalen), Prof. A. Erman Tekkaya (TU Dortmund) und Goran Grzancic (TU Dortmund) mit dem Inkrementellen Profilumformen eine neue Fertigungstechnologie entwickelt, die diese Restriktionen auflöst und die flexible Herstellung auch von komplex geformten Profilen ermöglicht. Ähnlich der inkrementellen Blechumformung entsteht die gewünschte Bauteilgeometrie durch die definierte Abfolge kleiner, lokal begrenzter Umformschritte. Dabei wird das rohrförmige Halbzeug axial hin und her bewegt und durch radiale Zustellung eines oder mehrerer Umformwerkzeuge schrittweise umgeformt,

Die flexible Maschinenkinematik mit acht Freiheitsgraden erlaubt vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten der Bauteile. So können bis zu sechs einzeln angetriebene Umformwerkzeuge unabhängig voneinander in Eingriff gebracht werden, wodurch sich auch asymmetrische Profilquerschnitte herstellen lassen. Durch Rotation der auf einer gemeinsamen Drehscheibe montierten Werkzeuge um die Halbzeuglängsachse ist es möglich, schraubenförmige Konturen zu erzeugen.

Neben der Maschinenkinematik ist auch die Form der Werkzeuge entscheidend für die Bauteilkontur, so dass die Umformung sowohl kinematische als auch werkzeuggebundene Anteile enthalten kann. Zudem wird die Bauteilgeometrie vom eingesetzten Halbzeug vorbestimmt.

Insbesondere für die Umformung von Rundrohren geeignet, lassen sich mit dem neuen Verfahren auch Profilrohre mit nahezu beliebigen geschlossenen oder offenen Querschnitten umformen.

Wie alle inkrementellen Formgebungsverfahren erfordert das Inkrementelle Profilumformen vergleichsweise geringe Umformkräfte und ist damit prädestiniert für höherfeste Stähle. Dadurch lassen sich die Strategien des Form- und Werkstoffleichtbaus kombinieren. Zusätzlich zur beanspruchungsgerechten Variation des Profilquerschnitts über die Bauteillängsachse bietet die Technologie die Möglichkeit der Funktionsintegration, beispielsweise durch Einprägung von Nebenformelementen.

Solche Profile werden unter anderem in der Fahrzeugindustrie, als Komponenten von Wärmetauschern oder als Konstruktions- und Designelemente im Möbelbau angewendet. Der vergleichsweise geringe Fertigungsaufwand begünstigt den Einsatz in der Kleinserienfertigung und im Prototypenbau.

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