Neue Umformtechnologien für besonders leichter Karosserieteile

Hohe Rohölpreise, Ökosteuer – tanken in Deutschland ist teuer wie selten zuvor. Um den Spritverbrauch der Autos zu senken, hilft nur eines: runter mit dem Gewicht der Wagen. Neue Umformtechnologien ermöglichen die Fertigung besonders leichter Karosserieteile. Auf der Messe Euroblech in Hannover (26. bis 30. Oktober 2004) stellen Fraunhofer-Forscher in Halle 11, Stand G14 unter anderem eine neu entwickelte Leichtbau-Autotür vor, die 15 Prozent leichter ist als konventionelle Türen.

Nicht nur Models schauen auf jedes Kilogramm. Auch Automobilbauer achten darauf, dass die neuen Modelle nicht zu viele Kilos auf die Waage bringen. Denn je schwerer ein PKW ist, desto mehr Sprit verbraucht er auch. Leichtbauwerkstoffe und neue Fertigungstechnologien wie das Innenhochdruck Umformen (IHU) helfen bei der Gewichtsreduktion. Ein Vorteil des IHU: Die mit Innenhochdruck geformten Bauteile sind besonders steif und crash-sicher. „Werkstücke aus leichterem Metall können die gleiche Sicherheit bieten, wie herkömmlich gefertigte Bauteile aus schweren Werkstoffen“, erläutert Hans Bräunlich vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU.

Am Beispiel einer Autotür demonstrieren Fraunhofer-Forscher die Vorzüge der neuen Fertigungstechnologie. Die neu konzipierte Hybridtür besteht aus einem Außenblech aus Aluminium oder hochfestem Stahl, einem Aluminiumrahmen und einem Verbundwerkstoff-Innenteil (Sheet-Moulding-Compound). Der Rahmen wird mittels IHU gefertigt. Dazu wird das Bauteil in ein Werkzeug eingelegt und abgedichtet. Dann wird Flüssigkeit eingeleitet. Es baut sich ein Innendruck auf, der das Metall in die vorgegebene Form presst. Dabei werden gleichzeitig Scharnierkäfige mit dem Bauteil verbunden. „So gelingt eine komplizierte Formgebung in einem Schritt. Das reduziert die anschließenden Fertigungs- und Montageschritte“, erläutert Bräunlich. Der Einsatz von Leichtbauwerkstoffen und der neuen Fertigungstechnologie hilft das Gewicht deutlich zu reduzieren. Die Autotür ist 15 Prozent leichter als eine vergleichbare herkömmliche PKW-Tür, aber dennoch genauso crash-sicher.

Wichtige Grundlagen haben die Fraunhofer-Forscher ebenfalls für den Einsatz von leichten aber schwer formbaren Leichtbauwerkstoffen wie Magnesium- und Aluminiumlegierungen gelegt. Hier bietet sich das temperierte Innenhochdruck-Umformen als Fertigungstechnologie an. „Bei Umformen mit Temperaturen bis 330 °C setzen wir auf flüssige Wirkmedien. Dadurch lässt sich auch das spröde Magnesiumblech gut zu einem komplexen und komplizierten Bauteil umformen“, erläutert Bräunlich den Ansatz. Neben der Flüssigkeit – meist Öl – werden auch die Umformwerkzeuge erwärmt. Mithilfe des temperierten Innenhochdruck-Umformens haben die Fraunhofer-Forscher bereits eine Motorhaube aus Magnesiumblech geformt.

Auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand sechs Fraunhofer-Institute stellen Aktivitäten zur Verkürzung und Optimierung der Prozessketten der Umformtechnik vor. Das Angebot reicht von der Methodenplanung über Strategien des Werkzeug- und Formenbaus, den Einsatz neuer Werkzeugwerkstoffe und der Oberflächentechnik bis hin zur Anwendung innovativer Technologien für komplexe Bauteile.

Ansprechpartner: Dr. Hans Bräunlich, Telefon: 0371/5397-210 , braeunlich@iwu.fraunhofer.de