Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Verfahren verbessert Umformbarkeit von Aluminium-Bauteilen im Karosseriebau

27.06.2019

Das Verfahren verbessert die Umformbarkeit von Taylor Welded Blanks (TWB) aus Aluminium erheblich, indem es eine Wärmebehandlung in den Fertigungsprozess integriert.
Der Clou ist hierbei, dass die neu entwickelte Wärmebehandlungsstrategie bereits den Schweißprozess als lokales Lösungsglühen in den Prozessablauf mit einbezieht.
Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH unterstützt die Universität Stuttgart bei der Patentierung und Vermarktung der Innovation und bietet Unternehmen Möglichkeiten der Zusammenarbeit und Lizenzierung der Schutzrechte.

Bei der Herstellung von Fahrzeugkarossen werden vor allem Materialien verwendet, die möglichst leicht, hochfest, gleichzeitig aber „zäh“ – also crash-sicher sind. Aluminium, höchstfeste Stähle sowie insbesondere Alu/Stahl-Hybride gelten in diesem Zusammenhang nach wie vor als idealer Kompromiss gewünschter Materialeigenschaften bei guter Kosten-Nutzen-Balance.


Exemplarische Technologiedemonstratoren von umgeformten hybriden Aluminium-Stahl Tailor Welded Blanks.

Fotos: Universität Stuttgart

Eine bereits etablierte Möglichkeit das Gewicht moderner Fahrzeugkarosserien zu senken besteht darin sogenannte Tailor Welded Blanks einzusetzen.

Dies sind Blechplatinen bei denen entsprechend der späteren Beanspruchung Blechzuschnitte mit unterschiedlichen Dicken oder Werkstoffeigenschaften zunächst im flachen Zustand verschweißt und anschließend mittels Umformen und Tiefziehen zu leichtbauoptimierten Bauteilen weiterverarbeitet werden.

Was bei Stahlplatinen kein Problem ist, kann bei Aluplatinen problematisch werden: Die Schweißnaht hat eine geringere Festigkeit als der umgebende (Grund-)Werkstoff, da Aluminium durch das Schweißen lokal an Festigkeit verliert. Das bedeutet, dass die Schweißnaht beim Umformen oder Tiefziehen reißt.

An der Materialprüfungsanstalt (MPA) der Universität Stuttgart wurde nun ein Verfahren entwickelt, dass die Umformbarkeit von Taylor Welded Blanks (TWB) aus Aluminium erheblich verbessert. Das in der Abteilung Fügetechnik und Additive Fertigung unter Leitung von Martin Werz entwickelte Verfahren integriert eine Wärmebehandlung in den Fertigungsprozess.
Der Clou ist hierbei, dass die neu entwickelte Wärmebehandlungsstrategie bereits den Schweißprozess als lokales Lösungsglühen in den Prozessablauf mit einbezieht.

Durch eine gezielt getimte Wärmebehandlung bzw. Warmauslagerung direkt nach dem Schweißen ermöglicht das neue Verfahren einen bisher unerreichten Umformgrad und damit eine prozesssichere Integration von Tailor Welded Blanks aus Aluminium.

Ein weiterer Vorteil ist der, dass das neue Verfahren auch auf hybride Tailor Welded Blanks aus Aluminium und Stahl angewendet werden kann. Durch Einsparung des Prozessschrittes Lösungsglühen können überdies sowohl der Energieeinsatz als auch die Fertigungskosten erheblich reduziert werden.

Das Verfahren besteht aus zwei Schritten, die problemlos in den Fertigungsprozess integriert werden können. Im ersten Schritt wird das lokale Lösungsglühen während des Schweißprozesses bei der Herstellung der TWBs genutzt, um in einer anschließenden Niedertemperatur-Warmauslagerung lediglich die Festigkeit der Schweißnaht vor dem Kaltumformen gezielt zu erhöhen und damit eine Dehnungslokalisation zu vermeiden.

Die zweite Warmauslagerung erfolgt nach der Umformung während des Lackeinbrennens und erhöht die Festigkeit des gesamten Bauteils inkl. Schweißnaht bis zum Erreichen der Gebrauchseigenschaften.

Das Verfahren erlaubt ganz neue Einsatzgebiete und den prozesssicheren Einsatz von Al-TWB sowie Al-Stahl-TWB. Einer der Erfinder, Martin Werz, ist Spezialist für das Fügen von unterschiedlichen Materialien insbesondere durch Rührreibschweißen. Werz hält in diesem Bereich mehr als 20 Patente. Das neue Verfahren der besseren Umformbarkeit ergänzt die zahlreichen Innovationen des Schweiß-Spezialisten Werz in der Blechbearbeitung um das wesentliche Element der besseren Umformmöglichkeiten.

Die Eignung des Verfahrens ist bereits in Zugversuchen mit entsprechend behandelten Schweißnähten an EN AW 6016 (T4) demonstriert worden. Die Erfindung wurde in Deutschland und den USA zum Patent angemeldet. Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH unterstützt die Universität Stuttgart bei der Patentierung und Vermarktung der Innovation. TLB ist im Auftrag der Universität Stuttgart mit der weltweiten wirtschaftlichen Umsetzung dieser zukunftsweisenden Technologie beauftragt und bietet Unternehmen Möglichkeiten der Zusammenarbeit und Lizenzierung der Schutzrechte.

Für weitere Informationen: Innovationsmanager Dr.-Ing. Michael Ott (ott@tlb.de)

Weitere Informationen:

https://www.tlb.de/de/presse-news/einzelansicht/article/neues-verfahren-verbesse...
https://www.mpa.uni-stuttgart.de/organisation_new/bereich_maschinenbau/fuegetech...

Annette Siller | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Chemische Reaktion unterm Vergrößerungsglas: Forscher aus Jülich und Graz beleuchten Entstehung von Graphen
18.07.2019 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Verfahren zum Patent angemeldet: Katalysator-Herstellung in einem Schritt
15.07.2019 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse kürzlich im Fachblatt «Nano Letters».

In der Elektronik- und Computerindustrie werden die Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger. Problematisch ist dabei die Wärmeentwicklung, die durch...

Im Focus: Better thermal conductivity by adjusting the arrangement of atoms

Adjusting the thermal conductivity of materials is one of the challenges nanoscience is currently facing. Together with colleagues from the Netherlands and Spain, researchers from the University of Basel have shown that the atomic vibrations that determine heat generation in nanowires can be controlled through the arrangement of atoms alone. The scientists will publish the results shortly in the journal Nano Letters.

In the electronics and computer industry, components are becoming ever smaller and more powerful. However, there are problems with the heat generation. It is...

Im Focus: Nanopartikel mit neuartigen elektronischen Eigenschaften

Forscher der FAU haben Konzept zur Steuerung von Nanopartikeln entwickelt

Die optischen und elektronischen Eigenschaften von Aluminiumoxid-Nanopartikeln, die eigentlich elektronisch inert und optisch inaktiv sind, können gesteuert...

Im Focus: First-ever visualizations of electrical gating effects on electronic structure

Scientists have visualised the electronic structure in a microelectronic device for the first time, opening up opportunities for finely-tuned high performance electronic devices.

Physicists from the University of Warwick and the University of Washington have developed a technique to measure the energy and momentum of electrons in...

Im Focus: Neues Verfahren für den Kampf gegen Viren

Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft in Sulzbach und Regensburg arbeiten im Projekt ViroSens gemeinsam mit Industriepartnern an einem neuartigen Analyseverfahren, um die Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffen effizienter und kostengünstiger zu machen. Die Methode kombiniert elektrochemische Sensorik und Biotechnologie und ermöglicht erstmals eine komplett automatisierte Analyse des Infektionszustands von Testzellen.

Die Meisten sehen Impfungen als einen Segen der modernen Medizin, da sie vor gefährlichen Viruserkrankungen schützen. Doch bevor es ein Impfstoff in die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungen

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungen

Kosmos-Konferenz: Navigating the Sustainability Transformation in the 21st Century

17.07.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielfältiger einsetzbare Materialien

19.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Regulation des Wurzelwachstums aus der Ferne

19.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

19.07.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics