Passives Hydroforming von Rohren und Profilen

Im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens steht die Entwicklung einer energieeffizienten Variante der Innenhochdruckumformung (IHU) von Rohren und Profilen. Der zeitabhängige Wirkmediendruck soll dabei durch die Kinematik und Schließkraft der Presse erzeugt werden. Auf diese Weise kann auf eine separate, pressenintegrierte Hochdruckhydraulik verzichtet werden. Das reduziert den Energieverbrauch erheblich und ermöglicht den Einsatz konventioneller Pressen für die IHU.

Motivation

Die steigenden Anforderungen an Umwelt- und Klimaschutz machen energieintensive Fertigungsverfahren zu einem zentralen Ansatzpunkt für Verbesserungen. Neue Lösungen sind sowohl in der Prozesstechnologie als auch in der Anlagentechnik zu suchen, um bestehende Verfahren effizienter zu gestalten. Umformverfahren wie die Innenhochdruckumformung (IHU) sind durch eine hohe Materialausnutzung, eine durch die Umformung induzierte Kaltverfestigung, dünnwandige Bauteilgeometrien sowie einen durchgehenden Faserverlauf gekennzeichnet und rücken zunehmend in den Fokus künftiger Prozessketten. Erste positive Ergebnisse zur neuartigen Technologie der passiven Hochdruckblechumformung (HBU) wurden bereits am Fraunhofer IWU erzielt.

Entwicklungsziele

Das Vorhaben zielt darauf ab, die Technologie der passiven HBU auf rohrförmige Halbzeuge zu übertragen. Die Herausforderungen liegen in der Abdichtung der Rohrenden sowie in der Regelung des Umformdrucks in Abhängigkeit des Nachschiebeweges der Dichtkappen. Das Hauptziel ist die Entwicklung, Herstellung und Validierung eines IHU-Werkzeugs für geschlossene Profile, das auf konventionellen Pressen betrieben werden kann. Dabei werden folgende Teilziele angestrebt:

• Entwicklung und Herstellung eines Werkzeugs für die passive IHU mit der Möglichkeit zur Nachrüstung konventioneller Pressen ohne separate Wasserhydraulik
• Minimierung der Anlagentechnik durch Integration des Druckerzeugungsmechanismus in das Werkzeug
• Identifikation aller relevanten Prozessparameter und Validierung gegenüber der aktiven Innenhochdruckumformung

Gegenüber dem konventionellen (aktiven) Innenhochdruckumformen sind insbesondere die Reduzierung der Taktzeiten durch parallele Prozessabläufe sowie eine Minimierung der Anlagentechnik durch Integration der externen Druckerzeugung in das Werkzeug von zentraler Bedeutung. Damit würde sich dem Verfahren ein breiteres Einsatzspektrum eröffnen und eine Energieeinsparung von mindestens 50 % erzielt werden.