Laserunterstützte Umformung innovativer Hochleistungswerkstoffe für den automobilen Leichtbau (HotWheel)

Problemstellung
Aufgrund des stetig steigenden Fahrzeugaufkommens auf deutschen Straßen und der gleichzeitigen Forderung von Politik und Umweltverbänden, sowohl en Energieverbrauch als auch den CO2-ausstoß deutlich zu verringern, gewinnen Leichtbaulösungen zunehmend an Bedeutung. Trotz der Verfügbarkeit klassischer Leichtbauwerkstoffe wie Titan oder Faserverbundwerkstoffe ist aufgrund deren Preis und Verarbeitbarkeit insbesondere der Werkstoffleichtbau mit neuartigen Stählen in der Fahrzeugtechnik nicht wegzudenken. Der Leichtbau mit Stahl basiert auf dem Gedanken, die Bauteilwandstärke durch den Einsatz von höherfesten Stählen zu verringern und das Gewicht zu reduzieren. Jedoch nimmt mit zunehmender Festigkeit des Werkstoffes das Umformvermögen ab. Deshalb werden in der Umformtechnik oftmals Ansätze der Warmumformung verfolgt, um diesem Effekt entgegenzuwirken. Dazu sind aber oft lange Erwärmungszeiten oder hohe Erwärmungstemperaturen erforderlich und die Wärmeeintragung ist schwer kontrollierbar. So besteht die Gefahr einer Veränderung des Werkstoffgefüges und damit der mechanischen Eigenschaften des Bauteils.

Projektziel
Das Ziel des KMU-innovativ-Projektes HotWheel ist die wirtschaftliche Umsetzung neuer Leichtbaulösungen für Automobilfelgen aus neuartigen Stahlwerkstoffen. Dies soll durch den Einsatz des laserunterstützten Metalldrückens möglich werden. Dazu soll der Prozess zur Verarbeitung definierter Werkstoffe sowie ein geeigneter Maschinendemonstrator mit entsprechender Steuerungssoftware entwickelt werden.

Vorgehensweise
Um das Verbundprojetziel zu erreichen, werden zunächst nach Ableiten von Forderungen an Produkt, Prozess und Maschine die zu untersuchenden Werkstoffvarianten sowie ein charakteristisches Demonstratorbauteil definiert . An einem am IPT vorhandenen Prüfstand werden dann Grundsatzuntersuchungen zum laserunterstützten Drücken der definierten Werkstoffe durchgeführt und der Prozess zur Demonstratorfertigung ausgelegt. Parallel dazu werden ein Maschinendemonstrator sowie eine entsprechende Programmiersoftware entwickelt. So soll sichergestellt werden, dass die neue Technologie für die industrielle Fertigung anwendbar gemacht werden kann. Die prinzipielle Eignung der entwickelten Lösung soll anhand der Fertigung des Demonstratorbauteils validiert werden. Schließlich ist geplant, das Einsatzverhalten des Bauteils in Prüfstanduntersuchungen zu überprüfen.

Erwartete Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch die gezielte Erwärmung der Umformzone mit einem Laser kann nicht nur das Umformvermögen der eingesetzten Werkstoffe erweitert, sondern auch die Prozesssicherheit bei der Verarbeitung deutlich verbessert werden. Damit können sowohl Umformgrade wie auch Umformgeschwindigkeit erhöht und Ausschussraten reduziert werden. Letztlich profitiert die deutsche metallverarbeitende Industrie von dem innovativen Technologieansatz. Durch den erzielbaren Technologievorsprung kann die Wettbewerbsposition der beteiligten Unternehmen verbessert werden.

• Abacus Maschinenbau GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Rosenhof Verwaltung GmbH
• Thate gedrückte Präzision GmbH