Referenzprojekte zum Thema Wirkmedienbasierte Umformung

Im Projekt »Innovative Technologieentwicklung für eine wandelbare PEM-Stacks-Pilotlinie« entwickelt das Fraunhofer IWU das passive Hydroforming zur Herstellung von Bipolarplatten. Mit dem neuen Werkzeugsystem erfolgt anschließend eine umfassende Prozessanalyse, bei der technologische und wirtschaftliche Potenziale des Verfahrens identifiziert bzw. validiert und quantifiziert werden.

Leichtmetalle wie Titan, Aluminium oder Magnesium bieten für den Bereich Mobilität / Fahrzeugbau aufgrund ihrer guten gewichtsbezogenen mechanischen Eigenschaften ein großes Anwendungspotenzial. Demgegenüber stehen aber vergleichsweise eingeschränkte Möglichkeiten zur wirtschaftlichen Herstellung von Umformbauteilen. Im Projekt wurde ein wirtschaftlicher, temperierter IHU-Prozess mit gasförmigem Wirkmedium für Bauteile aus Titan Grade 2 entwickelt und das Potenzial anhand eines T-Stückes aufgezeigt.

Die Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer IWU liegen in der Weiterentwicklung der Verfahrenskombination aus Innenhochdruck-Umformung und Spritzgießen bei der Herstellung rohrbasierter Hybridbauteile. Eine erste Weiterentwicklung besteht im Ersatz des flüssigen Wirkmediums durch ein gasförmiges Wirkmedium. Dadurch verbessert sich die Robustheit des Prozesses, da der Kunststoff empfindlich auf Feuchtigkeit reagiert.

Die Fertigung präziser und verschleißfester Einzelnocken stell technisch eine Herausforderung und wirtschaftlich einen Kostentreiber dar. Aus diesem Grund wurden die so genannten monolithischen Nockenwellen entwickelt. Hierbei wird die Nockengeometrie aus dem Grundmaterial des Rohrhalbzeuges ausgeformt. Durch die Kombination von IHU und Presshärten lassen sich gegenüber geschmiedeten oder gegossenen Nockenwellen Gewichtsvorteile bis zu 60 Prozent erreichen.

Die Herstellung von Metall-Kunststoff-Hybridbauteilen ist immer noch sehr arbeits- und kostenintensiv. Im Rahmen eines Projekts des Bundesexzellenzclusters »MERGE« wurde ein einstufiger Prozess entwickelt, der die Herstellung von Hybridkomponenten zu niedrigen Preisen ermöglicht. Das neuartige Konzept kombiniert die Verfahren Tiefziehen und Spritzgießen, wobei eine gleichzeitige Umformung mit der Kunststoffschmelze erfolgt.

Mithilfe des Hot Metal Gas Forming können komplexe Geometrien ferritischer hitzebeständiger Edelstähle mit hohen lokalen Dehnungen meist in nur einer Stufe umgeformt werden. Für den Werkstoff 1.4509 wurde eine neue Prozessstrategie mit einer zweistufigen Erwärmung entwickelt, welche sowohl die Prozessstabilität und Formgenauigkeit verbessert, als auch die Ausdünnung und Taktzeit reduziert.