Untersuchungen zur Werkzeugtechnologie für schnelle Umform-/Fügeprozesse für die Herstellung von thermoplastbasierten Blech-FKV-Hybridbauteilen

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AiF-Nr.:

18050BR

EFB-Nr.:

06/114

Kurztitel:

Schnelle Werkzeuge Hybrid

Laufzeit:

01.07.2015 - 30.06.2018

Forschungsstelle:

IFF Dresden


Projektbeschreibung

Im Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbau besteht immer die Notwendigkeit, die Massen bewegter Bauteile zu verringern, um eine höhere Bewegungsdynamik bei geringerem Energieeinsatz zu erreichen. Moderne Faserkunststoffverbunde (FKV) bieten ein hohes Leichtbaupotential, insbesondere bei Verwendung von kohlenstoffbasierten Fasermaterialien. In Verbindung mit einem geeigneten Matrixwerkstoff lassen sich hohe massebezogene Zug-, Druck- und Biegefestigkeiten sowie Steifigkeiten erreichen. Nachteilig wirken sich die geringe Schlagzähigkeit und Bruchdehnung bei Crashbeanspruchung aus.

Daher werden FKV-Bauteile mit Blechstrukturen kombiniert, damit jeder Werkstoff dort eingesetzt wird, wo er sein maximales Potential ausschöpfen kann. Die bekannten Fügetechnologien sind jedoch kostenintensiv und verursachen ggf. Mehrgewichte. Besser ist es demzufolge, FKV und Blech in einem Hybridbauteil in einem Prozess zu vereinen. Hieraus ergab sich der Ansatz, die Einzelverfahren Fügen und Umformen zu einem Arbeitsschritt „Verbindendes Umformen" zusammenzufassen, dessen prinzipielle Machbarkeit anhand eines prototypischen Demonstrators [377ZBG] nachgewiesen wurde. Dabei wurde erkannt, dass bei der Auslegung des Umformprozesses und der Konstruktion des komplexen und teuren Umformwerkzeuges zahlreiche neue Einflussfaktoren zu berücksichtigen sind. Für das Erreichen der Industrieanforderungen hinsichtlich einer gewünschten Beschleunigung der Prozesskette und damit Einhaltung von großserientauglichen Prozess- bzw. Zykluszeiten sind sowohl die Erarbeitung innovativer
Gestaltungsvarianten für variotherme Werkzeuge als auch grundlegende Untersuchungen hinsichtlich der Auslegung dieser Werkzeuge und der Prozessführung notwendig. Berücksichtigung müssen dabei auch die Eigenschaften der eingesetzten Halbzeuge und Werkzeugwerkstoffe finden.

Damit stehen die beiden Fragestellungen: „Wie schnell kann man erwärmen/abkühlen?" und „Wie schnell darf man erwärmen/abkühlen?" im Focus des beantragten Vorhabens.


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