Stegblechumformung – Maßgeschneiderte Stegblechbauweisen

Die Stegblechumformung als innovative Leichtbaustrategie ist prozessseitig bereits gut erforscht und wird erfolgreich industriell umgesetzt. Im vorliegenden Projekt sollen die Zusammenhänge zwischen Prozess- und Halbzeugparametern auf der einen Seite und Produkteigenschaften auf der anderen Seite aufgezeigt werden, um letztere gezielt einstellen zu können. Angestrebtes Ergebnis des Projekts ist ein Leitfaden für die industrielle Umsetzung der so genannten Tailored Stringer Sheets.

Projektverantwortlicher: Simon Biffar M. Sc.
Laufzeit: März 2021 – August 2023
Förderlinie: AiF/FOSTA

Motivation

Durch kontinuierlich steigendende Anforderungen bezüglich Leichtbau und Crashsicherheit steht die Automobilindustrie stetig neuen Herausforderungen gegenüber. Diesen kann durch innovative Technologien und Neuentwicklungen begegnet werden. Am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) der TU Darmstadt wurde in den vergangenen Jahren die Machbarkeit der Stegblechumformung zur Lösung dieser Herausforderungen entwickelt. Bei dieser neuartigen Prozesskette wird ein ebenes Blech mittels Laserschweißen mit versteifenden Stegen versehen und anschließend in die gewünschte Geometrie umgeformt. Die Technologie ermöglicht Steifigkeitssteigerungen um mehr als das 43-fache und ist zudem sehr flexibel einsetzbar, was enorme Potentiale bspw. im Karosseriebau eröffnet. Prozessseitig ist die Stegblechumformung bereits gut untersucht, eine industrielle Umsetzung wurde ebenfalls aufgezeigt. Das Vorhaben zielt nun auf die Nutzbarmachung der Stegblechbauweise zur Anpassung der Produkteigenschaften analog zu Tailored Blanks. Hierbei soll die gegebene Flexibilität in der Gestaltung von Prozess und Produkt dazu genutzt werden, maßgeschneidert Produktparameter wie beispielsweise ein bestimmtes Crash- oder Schwingungsverhalten einzustellen.

[1] Arbeitspakete

Lösungsweg

Der geplante Lösungsweg ist in Abbildung 1 dargestellt. Zunächst sollen durch eine umfassende experimentelle Untersuchung die Modifikationsmöglichkeiten im Umformprozess und im Halbzeug sowie ihre Wirkung auf das Stegblechprodukt ermittelt werden. Industriell nutzbare numerische Modelle, welche die Prozess-/Produktcharakteristika abbilden, werden entwickelt und in einem Beispielentwicklungsprozess an einem prototypischen Crashbauteil angewendet. Dieses maßgeschneiderte Stegblechbauteil wird gefertigt und in Belastungstests charakterisiert, um die Auslegungsmodelle zu validieren. Ein wichtiges Ziel des Projekts ist die Erstellung eines Leitfadens zur industriellen Nutzung der Stegblechbauweise durch KMU. So werden Auslegungsmodelle und Designgrenzen auch für branchenübergreifende Lösungen festgehalten. Die Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit von Forschungsstelle und beteiligten Unternehmen aus der gesamten Prozesskette des Karosseriebaus.

Danksagung

Die in diesem Beitrag vorgestellten Untersuchungen wurden im Rahmen des Forschungsprojekts IGF-21721 N „Tailored Stringer Sheet Forming“ durchgeführt. Die Autoren danken der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) für die Förderung des Projekts IGF 21721 N. Ferner bedanken wir uns bei allen Industriepartnern, die das Forschungsprojekt „Tailored Stringer Sheet Forming“ im Projektbegleitenden Ausschuss unterstützen.

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