Presshärten

Das Verfahren Presshärten#

Ein Erfolgsbeispiel für die Herstellung von höchstfesten Karosseriebauteilen ist das Blechwarmumformverfahren Presshärten. Dieses Verfahren, auch Formhärten genannt, kombiniert in einem Prozess­schritt sowohl die Formgebung als auch die Wärmebehandlung des Werkstücks. Das Verfahren ist dadurch charakterisiert, dass die über Austenitisierungstemperatur erwärmten Blechplatinen oder geschlossenen Profile in einem gekühlten Werkzeug umgeformt und gleichzeitig rapide abgekühlt werden. Diese in die Umformung integrierte Wärmebehandlung erzeugt ein martensitisches Gefüge, so dass die pressgehärteten Bauteile sehr hohe Zugfestigkeiten von bis zu 1900 MPa aufweisen. Derartige Bauteile können als crashrelevante Strukturbauteile wie zum Beispiel A- und B-Säulen, Stoßfänger oder Schweller sowie auch im Antriebsstrang, z. B. als Nockenwellen, eingesetzt werden.

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  • Einsatz höchstfester Werkstoffe in Fahrzeugkarosserien
  • Reduzierung des Gewichts der Fahrzeugrohkarosserie
  • Senkung des Stahlbedarfs in der Fahrzeugherstellung
  • Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie der CO2-Emissionen in der Fahrzeugnutzungsphase
  • Entwicklung prozesssicherer und serientauglicher Fertigungsstrategien
  • Gestaltung energie- und ressourceneffizienter Prozesse und Prozessketten

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Prozess- und Technologieentwicklung

  • numerische und experimentelle Machbarkeitsuntersuchungen
  • Bauteilgestaltung
  • Analysen und Auslegung von Umform- und Schneidprozessen
  • numerische Prozesssimulationen
  • Ermittlung optimaler Prozessparameter
  • technologische Prozesskettengestaltung
  • Bewertung der Energie- und Ressourceneffizienz von Prozessen und Prozessketten
  • Verfahrensintegrationen
  • Wirtschaftlichkeitsabschätzungen

Werkzeugentwicklung

  • Berechnung, Gestaltung und Auslegung von Warmumformwerkzeugen
  • numerische und experimentelle Analyse der Werkzeugbelastungen
  • Sensitivitätsanalyse
  • Untersuchungen der Werkzeugstandmengen

Kennwertermittlung

  • Ermittlung mechanischer Werkstoffkennwerte (Spannungs-Dehnungs-Kurven, Fließkurven u. a.)
  • Ermittlung thermischer Werkstoffkennwerte (Wärmeübergangskoeffizienten, dilatometrische und kalorimetrische Analysen)
  • Metallografie (Makro- und Mikrogefügeuntersuchungen)

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Maschinentechnik

  • Multiservopresse MSP4-2000-2.5x1.2-400 (4 Hauptantriebe und Presskraft von max. 2000 kN)
  • Hydraulische Tryout-Presse EHP4-1600 mit Mehrpunktziehkissen und High-Speed-Technik
  • Hydraulische Doppelständer-, Zweiständer- und C-Gestell-Pressen
  • Walzprofilieranlage (bis zu 11 Profiliergerüste und 500 mm Bandbreite)
  • Innenhochdruck-Umformanlagen (Schließkräfte 15 000 kN und 50 000 kN mit Gasverdichterregelmodul bis 120 MPa, Wirkmedium Stickstoff)
  • Induktionsanlagen mit je 25 kW Mittel- und Hochfrequenz sowie 50kW Mittelfrequenz, Magnet-Umformanlage (105 kJ Pulsenergie)

Software

  • Konstruktion: Creo Elements / Pro (Pro / ENGINEER), CATIA V5, Autodesk®, Inventor®, AutoCAD®
  • Simulation: PAM-STAMP, DEFORM, LS-DYNA, AutoForm, simufact, Abaqus, ANSYS®

Prüftechnik

  • Materialprüfmaschine Zwick 1475 mit ortsauflösender Dehnungsmessung, einer Hochtemperiereinrichtung bis 1100 °C und einer Maximalkraft von 100 kN
  • Materialprüfmaschine UTS 20 mit Vakuum-Schutzgas-Ofensystem bis 1600 °C
  • Temperierte Streifenzieheinrichtung mit 90°-Umlenkung
  • FLC Versuchsstand (Werkzeugtemperaturen bis 500 °C)
  • Prüftechnik zur Bestimmung thermischer Werkstoffkennwerte (Dilatometer, Kalorimeter)
  • Versuchsstand zur Bestimmung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen verschiedenen Werkstoffen bei hohen Flächenpressungen