IHU von Rohren und Profilen

Bei der Innenhochdruck-Umformung (IHU) werden Rohre und geschlossene Profile mithilfe eines allseitig wirkenden Innendrucks an eine Werkzeugkavität angelegt und so definiert umgeformt. Die Werkzeuge bestehen zumeist aus einem Ober- und Unterteil mit entsprechender Trennebene. Die Einleitung des Wirkmediums erfolgt hierbei über die axialen Dichtstempel, die das Bauteil mittels Axialdruck zur Umgebung hin abdichten. Je nach Bauteilform und Abdichtkonzept kann zusätzlich über die Dichtstempel Werkstoff in die Umformzone nachgeschoben werden, um so das geometrisch umsetzbare Spektrum zu erweitern. Mithilfe dieses Verfahrens lassen sich einzigartige Bauteilgeometrien erzeugen, die mit anderen Fertigungsverfahren zum Teil nicht oder nur unter erheblichem Aufwand herstellbar sind.

IHU bei Raumtemperatur

Trotz der zunehmenden Relevanz temperierter Umformprozesse bildet die klassische Innenhochdruck-Umformung bei Raumtemperatur nach wie vor das Haupt-Tätigkeitsfeld der Industrie, innerhalb dessen das überwiegende Bauteilspektrum angesiedelt ist. Dass auch dabei technologische Grenzen ausgelotet werden können, zeigen die auf den folgenden Seiten vorgestellten Forschungsprojekte.

 

Temperierte IHU

Komplexe IHU-Bauteile werden häufig in mehreren Umformstufen mit zwischengeschalteten Glühprozessen hergestellt. Mehrstufige Prozessketten sind jedoch sehr kostenintensiv und fehleranfällig. Ein möglicher Lösungsansatz zur Verkürzung der Prozessketten besteht in der temperierten Umformung. Je nach eingesetztem Werkstoff können die Umformeigenschaften bei erhöhten Temperaturen deutlich verbessert werden. Als Wirkmedium kommen aufgrund der Umformtemperaturen von bis zu 1100 °C Gase wie z. B. Stickstoff zum Einsatz. Bei der temperierten Innenhochdruck-Umformung spricht man auch vom Hot-Metal-Gas-Forming (HMGF).

  • Umformung von Mehrkammerprofilen
  • Fertigung sehr kleiner und sehr großer Bauteile
  • Integration verschiedenster Zusatzprozesse (z. B. Lochen, Kragenziehen, Fertigung von Rasterkerben beim Kopfstützenbügel)
  • Realisierung höchstfester Bauteile durch IHU-Presshärten
  • Fertigung von Metall-Kunststoff-Hybridbauteilen durch die Verfahrenskombinationen IHU-Spritzgießen sowie Tiefziehen, Spritzgießen und Umformen mit der Schmelze
  • isotherme temperierte Umformung von Leichtmetallen (Aluminium, Magnesium und Titan)

Prozesskettenentwicklung

  • Marktanalyse
  • Prozesskettenuntersuchung
  • Prozessoptimierung
  • Kosten-Nutzen-Rechnung
  • Entwicklung und Realisierung von Fertigungskonzepten
  • Planung und technologische Dimensionierung von Verfahren, Werkzeug und Maschine

Entwicklung und Bewertung von Umformstrategien

  • Marktanalyse
  • Machbarkeitsstudie
  • Technologieentwicklung
  • Erarbeitung von Verfahrenskennwerten und optimalen Umformstrategien
  • Benchmarking
  • numerische Simulation
  • Prototypenfertigung

Qualitätssicherung

  • Prozessüberwachung und -regelung

Maschinentechnik

  • IHU-Presse DUNKES HS3-1500 (Schließkraft max. 15 000 kN; Wirkmediendruck max 120 MPa (Gas) bzw. 700 MPa (HFA-Fluid))

  • IHU-Presse Schuler SHP 50 000 (Schließkraft max. 50 000 kN; Wirkmediendruck max 120 MPa (Gas) bzw. 400 MPa (HFA-Fluid))

  • Peripherie (Induktionswärmeanlage, Kammeröfen, Roboter, 10 kW Kühlaggregat und elektrische Werkzeugtemperierung)

Software

  • CAD: Catia V5, PTC Creo, Inventor
  • FEM-Simulation: Autoform, PamStamp, LS Dyna, Abaqus, Deform, Ansys

Prüftechnik

  • Koordinatenmessmaschine PRISMO7S-ACC (ZEISS)

  • optische und tastende Rauheits- und Profilmessgeräte

  • Weißlichtinterferometer, ITO Uni Stuttgart

  • Konfokales Mikroskop, ITO Uni Stuttgart

  • Raster-Elektronen-Mikroskop, LEO Oberkochen; Stereomikroskop

  • EDX-System, Oxford Instruments

  • Optischer Messplatz UBM

  • Formmessgerät F2002, HOMMEL

  • Ultraschallwanddickenmessgeräte

  • Profilprojektor PJ300