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Leichtbau Kombiniertes Umformverfahren hebt Leichtbaupotenzial

Von Prof. Dr. Yannis P. Korkolis, TU Dortmund - Institut für Umformtechnik und Leichtbau; Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya, TU Dortmund - Institut für Umformtechnik und Leichtbau; M. Sc. Niklas Bechler, TU Dortmund - Institut für Umformtechnik und Leichtbau; M. Sc. Patrik Bieker, Otto Fuchs KG; Dr.-Ing. Michael Trompeter, Otto Fuchs KG 4 min Lesedauer

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IUL Institut für Umformtechnik TU Dortmund
Otto Fuchs KG
Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG
Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
Franke GmbH

Bisher lassen sich Querschnitte von Strangpressprofilen umformtechnisch nur begrenzt entlang der Längsrichtung der Profile verändern. Mitarbeiter der Otto Fuchs KG, dem Institut für Umformtechnik und Leichtbau der TU Dortmund und der MSG Maschinenbau GmbH haben diesen Prozess im Hinblick auf eine Serienfertigung im Automobilbau nun erforscht und weiterentwickelt.

Prozessablauf des Walzgleitziehverfahrens: Das in diesem Prozess eingesetzte Walzenpaar hat auf den Mantelflächen jeweils eine über den Umfang variierende, spiegelsymmetrische Gravur. Durch zwei gegeneinander positionierte Walzen entsteht somit ein Ziehquerschnitt.(Bild: Otto Fuchs)
Prozessablauf des Walzgleitziehverfahrens: Das in diesem Prozess eingesetzte Walzenpaar hat auf den Mantelflächen jeweils eine über den Umfang variierende, spiegelsymmetrische Gravur. Durch zwei gegeneinander positionierte Walzen entsteht somit ein Ziehquerschnitt.
(Bild: Otto Fuchs)

In den letzten Jahrzehnten haben belastungsangepasste und funktionale Profilquerschnitte aus Leichtbauwerkstoffen die Anwendungsgebiete von Strangpressprofilen in weite Bereiche des Schienenfahrzeug-, Automobil-, Nutzfahrzeug- und Flugzeugbaus ausgeweitet. Dabei haben sich insbesondere die Integralbauweise mit stranggepressten Aluminiumprofilen im Schienenfahrzeugbau und die Entwicklung von Rahmenstrukturen im Automobilbau (sog. Spaces-Frames) als maßgebliche Technologien erwiesen, um Bauteilkosten und Gewicht bei gleichzeitiger Integration weiterer Funktionen zu reduizieren und Prozessketten zu verkürzen. Zudem entwickelten sich Werkstoffsysteme weiter: Dadurch wurde ein besserer Kompromiss zwischen Festigkeitseigenschaften und Formgebungsmöglichkeiten erreicht, der beispielsweise bei Crashprofilen zum Tragen kommt.

Nahezu ungenutztes Potenzial für den konstruktiven Leichtbau

Querschnitte von Strangpressprofilen lassen sich aber umformtechnisch nur begrenzt entlang der Längsrichtung der Profile verändern. Eine solche weitergehende Belastungsanpassung bietet aber ein großes, bisher nahezu ungenutztes Potenzial für den konstruktiven Leichtbau, wenn der Profilquerschnitt entlang der Profillängsrichtung lokal an die funktionalen Betriebslasten und an Anbauschnittstellen angepasst wird. Dabei liegt der Fokus auf der steifigkeitsoptimierten Bauteilgestaltung: also die Änderung der Profilquerschnittsabmessungen entlang der Profillängsachse und weniger auf einer Änderung der Profilwandstärken. Eine optimale Gewichtseinsparung kann dabei erreicht werden, wenn die Belastungsanpassung umformtechnisch erzeugt würde, also ohne das Fügen von Profilsegmenten mittels überlappender Bereiche, sowie einer aufwendigen Fügenahtvorbereitung.

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