P11: Verbesserung des Einsatzverhaltens inkrementell umgeformter Bauteile durch gezielte Eigenspannungsinduktion

Das Verfahren der inkrementellen Blechumformung (IBU) bietet die Möglichkeit, Bauteile in kleinen Losgrößen anforderungsgerecht und wirtschaftlich zu fertigen. Die Bauteileigenschaften und das damit verbundene Einsatzverhalten werden maßgeblich durch den im Bauteil vorherrschenden Eigenspannungszustand bestimmt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung des Einsatzverhaltens inkrementell umgeformter Bauteile durch die gezielte Einstellung des Eigenspannungszustands. Die Eigenspannungen sollen durch die Prozessführung der inkrementellen Blechumformung lokal definiert in das Werkstück eingebracht werden.

Ergebnisse der 1. Projektphase

Im Rahmen der ersten Förderperiode wurde gezeigt, dass die Prozessparameter Werkzeugradius, Gesamtzustellung und Anzahl der Zustellinkremente die Umformmechanismen der Biegung mit überlagerter Zugspannung und Scherung unmittelbar beeinflussen. Eine Vergrößerung des Zustellinkrements verstärkt den Biegemechanismus für Einfachzustellungen. Eine höhere Anzahl an Zustellinkrementen forciert die Scherung im Werkzeugeingriff. Die Umformmechanismen wirken sich auf die Höhe der Eigenspannungen und die resultierende Blechstärke aus. Zudem ist eine zunehmende Verfestigung des Werkstoffs zu beobachten.

Ziele der 2. Projektphase

Im Fokus der zweiten Förderperiode steht die Überprüfung der erzielbaren Eigenschaftsverbesserung umformtechnisch hergestellter Bauteile durch die Eigenspannungseinbringung. Dabei werden Prozesserweiterungen betrachtet, die eine Intensivierung oder gar Umkehrung des Vorzeichens der Eigenspannungen ermöglichen. Zudem soll ein grundlegendes Verständnis über den Störgrößeneinfluss auf die Eigenspannungsentstehung erarbeitet werden. Das Werkstoffspektrum wird um einen zweiphasigen Stahlwerkstoff erweitert. Die gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der gezielten Einbringung von Eigenspannungen sollen eine anforderungsgerechte Auslegung von Bauteilen ermöglichen.

Ansprechpartner

Fachgebiet Metallische Werkstoffe

Projektleitung P11.A
Prof. Dr. rer. nat. Walter Reimers

Projektbearbeiter
Mateus Dobecki

IUL - Institut für Umformtechnik und Leichtbau

Projektleitung P11.B
Prof. Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya

Projektbearbeiter
Fabian Maaß