Verfahren zur Fertigung von Verbundbauteilen durch eine Kombination aus Tiefziehen und Fließpressen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289596321

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Mit dem Ziel, das erreichbare Produktspektrum des Tiefziehverbundfließpressens zu erweitern, wurden zwei neue Verfahrensvarianten eingeführt, um voll- und teilummantelte Leichtbauwellen mit hoher Wiederholgenauigkeit herzustellen. Durch den Einsatz mehrerer Tiefziehstufen, das intermittierende Lösungsglühen der tiefgezogenen Näpfe und den Einsatz eines Gegenhalters beim Vorwärtsfließpressen, der das Reißen des Blechs durch Überlagerung des hydrostatischen Drucks in der Umformzone verhindert, werden die Prozessgrenzen beim vollständigen Ummanteln von Wellen deutlich erhöht. Mit diesen Maßnahmen konnte die maximale axial ummantelte Länge der Wellen gesteigert werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die walzinduzierte Anfangsanisotropie des Bleches für die Verbundfestigkeit der hergestellten Hybridbauteile von Vorteil ist, da sich die Wanddicke nach dem Tiefziehen in Umfangs- und Achsrichtung ändert und somit beim Vorwärtsfließpressen ein axialer und umfangsseitiger Formschluss entsteht. Dennoch kann mangels ausreichender Oberflächenaufweitung der Aluminiumkontaktfläche beim Vorwärtsfließpressen kein Stoffschluss erreicht werden. Schließlich wurde ein neues Verfahren zur Herstellung teilummantelter Leichtbauwellen durch eine Kombination von Lochaufweiten, Tiefziehen und anschließendem Fließpressen eingeführt. Die wichtigsten Versagensarten des Verfahrens - Überexpansion, Unterexpansion und Schräglage - wurden numerisch und experimentell untersucht. Der Einsatz eines speziellen Gegenhalters während des Lochaufweitens und Tiefziehens wurde erfolgreich zur Stabilisierung des Prozesses eingesetzt, wodurch eine Steigerung des Prozesserfolgs und der Reproduzierbarkeit erzielt wurde. Eine Wärmebehandlung der Hybridwellen vergrößert den Spalt zwischen Blech und Kern und verringert die Verbundfestigkeit, weshalb diese nicht zur Verbesserung der Bauteileigenschaften führt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2020. Tiefzieh-Verbundfließpressen Analyse, Bauteileigenschaften und Potentiale. Dissertation. TU Dortmund
  Napierala, O.
  
• Extending the potentials of draw-forging. International Journal of Material Forming 15, 14 (2022)
  Rakshit, T., Gebhard, J., Napierala, O., Kolpak, F., Schulze, A., Tekkaya, A. E.