Temperierte Innenhochdruck-Umformung von Edelstahlrohren (MANUNET-HySST)

Problemstellung
Um Automobile und Luftfahrzeuge fortlaufend leichter zu machen, steigt seitens der Industrie ständig der Bedarf an neuen Leichtbaukonzepten und Produktionsverfahren. Für großserientechnische Anwendungen ist dabei Stahl immer noch der relevante Werkstoff. Aufgrund seiner großen Steifigkeit bieten Rohre und geschlossene Profile aus ihm besonders hohe Potenziale, Leichtbau im Stahlbereich weiter zu optimieren. Ein etabliertes Verfahren zur Herstellung hochfester Leichtbau-Profile ist die Innenhochdruck-Umformung, bei der das Rohr einem Luftballon gleich aufgeblasen und so die gewünschte Außenkontur erzeugt wird. Bislang erfolgt dies bei etablierten Stahlwerkstoffen in mehreren Umform- und anschließenden Wärmebehandlungschritten. Dies führt sowohl zu einem hohen Energieeinsatz als auch zu langen Bearbeitungszeiten.

Zielsetzung
Ziel des ERANET-MANUNET-Forschungsprojekts HySST war daher die Entwicklung einer neuartigen Prozess- und Anlagentechnologie für die Herstellung von komplexen Leichtbauteilen aus Stahl. Durch die Umformung der Rohre bei Temperaturen bis 1000 °C kann die Fertigung in einem Schritt erfolgen. Dadurch sinkt die Bearbeitungszeit und der Energieeintrag wird reduziert.

Vorgehensweise
Um das Umformverhalten eines Werkstoffs genau berechnen zu können, benötigt man umfangreiche Daten des Materialverhaltens. Daher wird ein neuartiger Prüfstand zur Analyse des Materialverhaltens entwickelt, der den Grundstein für eine detaillierte Bauteil- und Prozessauslegung am Rechner legt. Darauf aufbauend wird die Werkzeug- und Anlagentechnik zur Herstellung der Bauteile entwickelt. Kernpunkt ist dabei die Integration der im Projekt entwickelten Erwärmungstechnologie in das Umformwerkzeug. Die hergestellten Prototypen werden abschließend in der industriellen Praxis getestet.

Verwertungspotenzial
Mit der innovativen Technologie können geometrisch komplexe Bauteile mit bis zu 75 v. H. weniger Arbeitsschritten als bei konventionellen Prozessen hergestellt werden. Weiterhin kann ein Beitrag zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz geleistet werden, da sich mit dem neuen Verfahren bis zu 60 v. H. Energie einsparen lässt. Neben den in diesem Projekt betrachteten Stählen lässt sich die Technologie auch auf weitere Leichtbauwerkstoffe, wie z. B. Titan, Magnesium oder Aluminium, übertragen.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• IWC Engineering GmbH
• Salzgitter Hydroforming GmbH & Co KG
• Seidel Werkzeugbau GmbH