Guenzel Janosch_WarmAp

WarmAp (Warmumformen von Aluminiumblechen für Hochleistungskomponenten zukünftiger Mobilitätskonzepte) – Blechbauteile mit angepassten Dickenverteilungen

 

Motivation

Die aktuelle Forschung in der Produktionstechnik konzentriert sich vor allem auf die Steigerung der Ressourceneffizienz und folgt somit dem Ansatz einer grundlegenden Nachhaltigkeit von Prozessen und Produkten. Die Ressourceneffizienz bezieht sich hierbei auf die gesamte Lebensdauer des Produktes mit dem Einsatz von Energie und anderen Ressourcen bis hin zur Wiedereinbringung in den Wertstoffkreislauf. Im Bereich der Aluminiumumformung zeigt sich ein großes Potenzial an Verbesserungsmaßnahmen zum Erreichen einer höheren Ressourceneffizienz. Ein Beispiel hierfür können Bauteile mit gradierten Eigenschaften durch gezielte Wärmebehandlung sein, welche dadurch ein besonderes Leichtbaupotenzial ermöglichen. Insbesondere im Elektromobilitätssektor ist ein nachhaltiger Leichtbau erforderlich, da begrenzte Energiespeicherkapazitäten vorliegen.

 

Zielsetzung

Da eine Kopplung zwischen den Produktionsprozessen und den finalen Werkstoff- bzw. Produkteigenschaften vorliegt, sind neue Ansätze in der Produktionsstrategie erforderlich. Diesen widmet sich der LOEWE*-Schwerpunkt – ALLEGRO (Hochleistungskomponenten aus Aluminiumlegierungen durch ressourcenoptimierte Prozesstechnologien). Innerhalb dieses Projektes soll einerseits nachgewiesen werden, dass Aluminium als Leichtbauwerkstoff erhebliche Potentiale bietet und andererseits dessen gesamte Prozesskette vom ursprünglichen Rohstoff bis zu den finalen Eigenschaften des Bauteils verbessert werden. Dabei liegt der Fokus auf der Entwicklung von Bauteilen mit lokal angepassten Eigenschaften zur optimalen Funktionserfüllung. Im Gegensatz zu der aktuellen Produktion, bei der zeit- und kostenintensive nachträgliche Wärmebehandlungen nötig sind, soll eine prozessintegrierte Realisierung der Zieleigenschaften durch neuartige Prozessrouten erreicht werden.

Das Kernziel von ALLEGRO ist die Schaffung einer Technologiebasis für neue effiziente Prozesse der integrierten Formgebung und Wärmebehandlung von Aluminiumknetlegierungen. Die Technologieentwicklung soll durch synergistische Zusammenführung der relevanten Technologiebausteine (Umformen, Tribologie, Fügen, Beschichten, Werkstoffcharakterisierung, Bauteileigenschaften und Lebensdauer) beschleunigt und in die Anwendung transferiert werden.

In ALLEGRO integriert ist zudem das KMU-Verbundvorhaben WarmAp (Warmumformen von Aluminiumblechen für Hochleistungskomponenten zukünftiger Mobilitätskonzepte). Hierbei sollen die Aluminiumbleche im Vergleich zur konventionellen, kalten Umformung warm umgeformt und dadurch gesteigerte Formgebungsmöglichkeiten sowie die legierungs- und prozessabhängige Optimierung der Festigkeitseigenschaften erreicht werden.

Die Ziele von WarmAp sind zum einen die Implementierung und Erprobung der in ALLEGRO getätigten Technologiesprünge in einem industrienahen Umfeld und zum anderen die Entwicklung neuer Produktgruppen mit einer deutlichen Komplexitätssteigerung der umzuformenden Bauteile.

In diesem Teilprojekt mit der Werner Schmid GmbH in Fulda, deren Kernkompetenzen im Tiefziehen von Stahlbauteilen und den dazugehörigen Werkzeugen liegen, geht es um die Erweiterung der Verfahrensgrenzen von Blechteilen aus Aluminium mit angepassten Dickenverteilungen. Erreicht werden soll dies mithilfe der in ALLEGRO und WarmAp ermittelten Forschungsergebnisse, die eine Implementierung der Warmumformung unter industriellen Gegebenheiten erlauben. Durch die Umsetzung und Integration ausgewählter Werkzeugbeschichtungs- bzw. Schmierstoffsysteme in industriellen Tiefziehoperationen wird eine Erweiterung der Formgebungsgrenzen angestrebt. Diese ermöglichen wiederum eine Steigerung der geometrischen und mikrostrukturellen Komplexität der Produkte und somit eine gesteigerte Nutzung des Leichtbaupotentiales.

 

Beteiligte Institute und Unternehmen

Beteiligt an dem Gesamtprojekt ALLEGRO sind neben dem PtU das Institut für Werkstoffkunde sowie das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit in Darmstadt. Hinzu kommen drei Institute der Universität Kassel. Zu diesen zählen das Institut für Werkstofftechnik / Metallische Werkstoffe, das Institut für Umformtechnik und das Institut für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren.

Als Partner für die drei dualen Stellen innerhalb von WarmAp fungieren die Werner Schmid GmbH sowie die Hörmann Automotive Gustavsburg GmbH für die Prozessimplementierung und Methodenplanung. Hinzu kommt Filzek TRIBOtech GmbH als Experte für tribologische Fragestellungen. Das Aufgabengebiet von Hörmann umfasst hierbei die Entwicklung eines Erwärmungskonzeptes, sodass eine flexible Anordnung der Zonen lokaler Erwärmung erreicht werden kann. Parallel dazu ist Filzek TRIBOtech für die Untersuchung der Reib- und Verschleißphänomene zuständig. Dazu soll die existierende Streifenziehanlage für Warmformgebungsbedingungen umgerüstet werden, sodass Dauerversuche unter Einwirkung prozessnaher tribologischer Lasten möglich sind.

*LOEWE – „LandesOffensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“

Weitere Informationen zum Gesamtprojekt finden Sie unter:
www.uni-kassel.de/projekte/allegro

 

Danksagung:

Dieses Projekt (HA-Projekt-Nr.: 548/17-30 ) wird im Rahmen von Hessen ModellProjekte aus Mitteln der LOEWE – Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz, Förderlinie 3: KMU-Verbundvorhaben gefördert.

Das Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen dankt LOEWE, der Hessen Agentur und den beteiligten Partnern für die Unterstützung bei der Durchführung dieses Projekts.

- LOEWE

- Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

- Hessen Agentur

- Institut für Werkstoffkunde der TU Darmstadt

- Fraunhofer LBF

- Institut für Umformtechnik der Universität Kassel

- Institut für Trennende und Fügende Fertigungsverfahren der Universität Kassel

- Institut für Werkstofftechnik / Metallische Werkstoffe der Universität Kassel

- Filzek TRIBOtech GmbH

- Werner Schmid GmbH

- Hörmann Automotive Gustavsburg