Forschungsprojekt

Beckenbodenauslauf für ein fischfreundliches Wehr

Zielbranchen

Umwelt- und Nachhaltigkeitsforschung, Umwelttechnik

Problemstellung

Für die Umsetzung der Herstellung eines Beckenbodenauslaufs aus Edelstahl (1.4301) für ein fischfreundliches Wehr wurde unter Berücksichtigung der Formkomplexität und der zu erwartenden geringen Stückzahlen von circa 100 Bauteilen pro Jahr ein kostengünstiges Umformverfahren gesucht. Die Innenhochdruck-Blechumformung (IHB) ermöglicht hierbei gegenüber dem konventionellen Tief- und Streckziehen eine deutliche Kostenreduzierung hinsichtlich des Werkzeugaufbaus sowie der Werkzeugkinematik. Ebenfalls wurden kostengünstige Werkzeugwerkstoffe mit gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften im Projekt untersucht.

Lösung

Zur Bewertung der Machbarkeit wurde mit Hilfe der FEM zunächst eine Analyse von verschiedenen Blechhalterkonstruktionen bezüglich der Umformbarkeit des Bauteils durchgeführt. Letztendlich gelang es mit einem doppelt gekrümmten Blechhalter den Materialverbrauch und vor allem die erforderliche Ziehtiefe zu minimieren. Da beim Werkzeugschließen bereits eine 3D-Umformung des Blechzuschnittes erfolgt, stellt die Abdichtung der komplexen Ankonstruktion eine
herausforderung dar.

Zur Vorerprobung des innovativen Lösungsansatzes wurde das Bauteil skaliert und mit reduzierter Größe umgeformt. Durch den Einsatz von laubholzbasierten Werkzeugen im IHB-Prozess gelang es, die Werkzeugkosten gering zu halten.

Nach dem erfolgreichen Try-Out wurde das IHB-Werkzeug für das Bauteil in Originalgröße hergestellt. Auf Grund der relativ geringen Innendrücke von circa 20 MPa und aus Kostengründen wurde der Gusswerkstoff GGG70 ausgewählt, der für IHU-Werkzeuge kein Standardmaterial ist. Aus einer Platinengröße von 1.500 x 1.500 mm mit einer Wanddicke von drei Millimetern erfolgte schließlich die erfolgreiche Herstellung der Prototypenbauteile.

© Fraunhofer IWU