Presshärten von Rohren durch granulare Medien

• Antragsteller: Dr. Philip Born; Professor Dr. Matthias Sperl; Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 266685077

Um die gesteigerten Anforderungen an Crashsicherheit bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung zu erfüllen, beinhalten moderne PKW Karosserien pressgehärtete Bauteile, die aus mikrolegierten 22MnB5 Stahl im bewährten Presshärte-Prozess zu hochfesten Strukturen umgeformt werden. Neben der Anforderung der hohen Festigkeit muss für einige Bauteile im PKW, wie z.B. im Mitteltunnelbereich, in Crash-Boxen sowie im Fahrwerksbereich die Steifigkeit ausreichend hoch sein. Das Presshärten geschlossener Profile stellt ein für die Anforderungen der gesteigerten Sicherheit bei gleichzeitiger Reduzierung des Gewichtes geeignetes Verfahren dar, welches die Vorteile des Presshärtens von Blechen mit dem Innenhochdruckumformen geschlossener Profile zur Herstellung hochfester und steifer Bauteile vereint. Die hohen Arbeitsdrücke und Temperaturen werden durch die bis heute verwendeten Wirkmedien nicht zufriedenstellend unterstützt. Durch die Nutzung granularer Wirkmedien werden nicht nur diese Anforderungen unterstützt, auch ist der Umbau vorhandener Presssysteme einfach zu realisieren. Dieses Projekt beschäftigt sich mit den technologischen sowie wissenschaftlichen Untersuchungen für die Kombination des Presshärtens mit der wirkmedienbasierten Umformung unter Nutzung granularer Medien. Ziel dieser Untersuchungen ist die Untersuchung der Prozessgrenzen, die durch die Verwendung der granularen Wirkmedien gegeben sind. Weiterhin sollen Strategien entwickelt werden, um die Umformung durch granulare Medien zu verbessern und um den Prozess technologisch zu verwirklichen. Um die Nutzung granularer Medien für diesen Prozess zu etablieren, sollen zum Einen innerhalb dieses Projektes die Interaktionen innerhalb dieser Wirkmedien untersucht werden, zum Anderen sollen diese Wirkmedien zur Verbesserung des Prozesses optimiert werden. Weiterhin ist die Mikrostrukturentwicklung im Stahl Bestandteil der Untersuchungen. Effekte von granularen Medien werden in Charakterisierungsverfahren überprüft und die Kraftübertragung und -Verteilung werden durch Versuchsaufbauten untersucht. Diese Grundlagenuntersuchungen dienen dem Kenntnisgewinns und der Prozessfenstergenerierung für das Verfahren des Presshärtens von Rohren. Anhand eines Demonstratorbauteils soll schließlich das Prozessfenster, welches durch Prozessgrößen wie dem Stempelweg, der Werkzeuggeometrie und der Temperatureinstellung gekennzeichnet ist, aufgezeigt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen