Leichtbau-Rollprofile

Entwicklung neuartiger Leichtbau-Rollprofile aus flexibel gewalzten höher- und höchstfesten Mehrphasenstählen (Tailor Rolled Blanks) für den Automobil- und Transportsektor

 

Problemstellung

Die Kraft- und Nutzfahrzeugindustrie ist einer der wichtigsten Wirtschaftszweige Deutschlands. Um den kontinuierlich steigenden Anforderungen an Sicherheit und Umweltverträglichkeit der Fahrzeuge Rechnung zu tragen und zusätzlich dem Trend der stetigen Gewichtszunahme von einem Fahrzeugmodell zu seinem Nachfolger entgegen zu wirken, werden im Automotive- und Transportsektor seit einigen Jahren verstärkt Leichtbaustrategien im Karosserie- und Strukturbereich gesucht und erforscht. Vor allem eine belastungsoptimierte, d.h. variable Wanddickenverteilung innerhalb der strukturbildenden Bauteile verspricht hier ein großes Einsparpotential. Bisher fehlen allerdings sowohl entsprechende Halbzeuge als auch wirtschaftliche Maschinenkonzepte zur Herstellung der genannten Profile.

Zielsetzung

Ziel des Forschungsvorhabens HI-PAT ist daher die Entwicklung einer hoch integrierten Profilbaukastenfamilie für den Automotive- und Transportsektor aus höher- und höchstfesten Mehrphasenstählen mit belastungsangepassten Blechdickenverläufen. Dazu sollen sog. Tailor Rolled Blanks (d.h. Bleche mit einem variablen Dickenverlauf in Walzrichtung) durch Walzprofilieren zu stabförmigen Strukturbauteilen umgeformt werden (Abbildung 1).

Abbildung 1: Walzprofiliertes Hut-Profil aus Tailor Rolled Blanks (CAD-Prototyp)
Abbildung 1: Walzprofiliertes Hut-Profil aus Tailor Rolled Blanks (CAD-Prototyp)

Neben der Möglichkeit, die Profile gezielt belastungsangepasst fertigen zu können, bietet sich zusätzlich die Chance zur Funktionsintegration (Verstärkungen der Fügebereiche o.ä.) und somit zu einer Bauteilreduktion im Fahrzeug. Hierdurch soll eine signifikante Gewichtseinsparung an den Strukturelementen im Fahrzeug erzielt werden. Auch ist eine Kostenreduktion der Bauteile durch die erzielte Funktionsintegration denkbar. Das Walzprofilieren bietet sich dabei durch seine vergleichweise geringen Anlagenkosten bei gleichzeitig hoher Ausbringung pro Zeiteinheit als hoch wirtschaftliches und dennoch flexibles Massenfertigungsverfahren an.

Vorgehensweise

Grundlage der Untersuchungen zum Walzprofilieren von TRBs sind eine Einformanalyse und die Erforschung unterschiedlicher Werkzeugkonzepte mit Hilfe der Finite-Elemente-Simulation. Es sollen hierbei Verfahrensvarianten und -grenzen aufgezeigt und schließlich das aussichtsreichste Werkzeugkonzept ermittelt werden (Abbildung 2). Für dieses ist im Anschluss eine Detailkonstruktion anzufertigen.

Abbildung 2: Mögliche Werkzeugkinematik zum Walzprofilieren von Tailor Rolled Blanks
Abbildung 2: Mögliche Werkzeugkinematik zum Walzprofilieren von Tailor Rolled Blanks
 

Projektpartner