Temperierte Umformung von Aluminiumlegierungen

Herausforderung

Aluminium und seine Legierungen zählen zu den wichtigsten Konstruktionswerkstoffen der Neuzeit. Ob im Automobil-, Luftfahrt- oder Mikromobilitätsbereich: Aluminiumlegierungen können einen wesentlichen Beitrag zum Leichtbau leisten. Jedoch nicht alle Aluminiumlegierungen lassen sich gut kaltumformen. Sollen hochfeste Aluminiumlegierungen (ausscheidungshärtbare Legierungen der 6xxx und 7xxxer Serie) zum Einsatz kommen, sind temperaturgestützte Prozessrouten notwendig, um für die Umformung geeignete Werkstoffzustände einzustellen.

Lösung

Am Fraunhofer IWU werden temperaturgestützte Prozessrouten für Rohr- und Blechbauteile entwickelt, die die Umformbarkeit in Abhängigkeit der Bauteilgeometrie verbessern oder lokalisiert Werkstoffzustände einstellen, die in einer nachgelagerten Auslagerungsbehandlung zu optimierten Bauteileigenschaften führen. 

Mit den entwickelten Prozesstechnologien wird die Industrie befähigt, leistungsfähige Leichtbauwerkstoffe der hochfesten Aluminiumlegierungen in den Breiteneinsatz zu bringen. Gesellschaftlich relevant sind dabei sämtliche Mobilitätssektoren: Automobil, Luft- und Raumfahrt sowie Mikromobilität. 

Die Entwicklung temperaturgestützter Umformverfahren kann am Fraunhofer IWU über die gesamte Prozesskette abgebildet werden. Auf Basis von prozessnaher Kennwertermittlung kann über die numerische Abbildung von komplexen thermomechanischen Umformprozessen bereits eine sehr hohe Vorhersagegenauigkeit erreicht werden, was eine erhebliche Verkürzung der Prozesskettenentwicklung ermöglicht. Es können sowohl teil- als auch vollautomatisierte Versuchsstände mit unterschiedlichsten Umformpressen und weiteren Anlagen kombiniert werden. Ein Alleinstellungsmerkmal stellt die Auswahl an unterschiedlichen Kontakterwärmungswerkzeugen und -anlagen dar, mit denen Aufheizprozesse im Pressentakt möglich sind. Die Prototypen- und Vorserienfertigung wird durch umfangreiche Analyseverfahren begleitet, um sowohl während des Prozesses als auch nach dem Prozess Bauteile optisch, mechanisch oder mikrostrukturell zu charakterisieren. 

Der wissenschaftliche und entwicklungstechnische Fokus des Fraunhofer IWU liegt auf den Prozessrouten W-Temper-Umformen und Abschreckumformen (engl.: hot form quench – HFQ) zur Umformung von ausscheidungshärtbaren Aluminiumlegierungen der 6xxx und 7xxx Serie. Zur Blecherwärmung können sowohl Öfen als auch Kontakterwärmungswerkzeuge und -anlagen zum Einsatz kommen. Mittels Kontakttemperierung können Bleche im Pressentakt erwärmt und für die W-Temper-Umformung auch verzugsfrei abgeschreckt werden.