Fraunhofer-Gesellschaft

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Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

20 Jahre Innenhochdruck-Umformung am Fraunhofer IWU – innovative Verfahrensvarianten

 
: Albert, Andre; Landgrebe, Dirk; Paul, Alexander; Domes, Benedikt

Liewald, Mathias:
International Conferences on New Developments in Sheet Metal Forming/Hydroforming of Sheets, Tubes and Profiles 2016 : 10.-11. Mai 2016, Fellbach; NEHY 2016
Fellbach, 2016
ISBN: 978-3-88355-411-2
pp.403-424
International Conferences on New Developments in Sheet Metal Forming/Hydroforming of Sheets, Tubes and Profiles <2016, Fellbach>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Das Fraunhofer IWU arbeitet seit 20 Jahren auf dem Gebiet der Innenhochdruck-Umformung als Forschungs- und Entwicklungsdienstleister für die Industrie. Die Innenhochdruck-Umformung ist in der industriellen Anwendung derzeit aktueller denn je. Die Fertigungsprozesse werden aufgrund der gesteigerten Anforderungen an die Bauteile, die verwendeten Materialien und die Wirtschaftlichkeit immer komplexer. Im Rahmen des Vortrages werden aktuelle innovative Verfahrensvarianten der Innenhochdruck-Umformung präsentiert.

IHU bei Raumtemperatur: Herstellkonzepte für Flügel von Vertikalachswindturbinen

Unter dem Motto »Stahlinnovation für klimafreundliche Windkraft« erfolgte im Rahmen des mit dem Stahlinnovationspreis 2015 ausgezeichneten EU-Projektes »HyBlade« gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Brüssel die Entwicklung von Rotorblättern aus Metallblechen für Vertikalachs-Windkraftanlagen. Die Rotorblätter und die Streben sind aus 1,75 mm dickem Stahlblech hergestellt. Aus dem Blech wurde mittels Abkanten und Schweißen ein geschlossenes Hohlprofil gefertigt, das dann mittels der Innenhochdruck-Umformung zu einem Strömungsprofil mit hoher Formgenauigkeit kalibriert wurde. Konventionell kommen faserverstärkte Kunststoffe (FSK) zum Einsatz. Im Gegensatz zum Stahl-Pendant sind diese jedoch mit erheblichen Nachteilen bzgl. Herstellkosten und Recycelbarkeit verbunden.

Isotherme temperierte Innenhochdruck-Umformung (Hot-Metal-Gas-Forming)

Mittels isothermer, temperierter Innenhochdruck-Umformung konnte erfolgreich ein Abgasbauteil aus Titan Grade 2 bei einer Umformtemperatur von über 882 °C, also noch in der beta-Phase des Gefüges, im IHU ausgeformt werden. Somit konnte die Prozesskette bestehend aus einem dreistufigen Kalt-IHU-Prozess deutlich verkürzt werden.

IHU-Presshärten: Prozesskette zur Herstellung von pressgehärteten Nockenwellen

Aktuell wird an der neuesten Generation von IHU-Leichtbau-Nockenwellen geforscht. Die Innovation besteht in der Integration der Wärmebehandlung in den Umformprozess. Am Fraunhofer IWU wurde das Presshärten in den wirkmedienbasierten Umformprozess integriert, um dieses Verfahren auch auf geschlossene Profile anwenden zu können. Durch diese Kombination sollen die Prozesskette verkürzt und Kosten sowie Gewicht gesenkt werden. Die Herausforderung liegt in der Erzielung der notwendigen Umformgrade und Verschleißfestigkeiten der Nocken in einem Prozessschritt. Mit entsprechenden Vorformoperationen sowie Anpassungen bei der Prozesstechnologie konnten erstmals Einzelnocken umgeformt und gehärtet werden. Durch die bekannten Vorteile der Warmumformung, wie geringe Rückfederung und hohe Formgenauigkeit, sollen die Schleifaufmaße an den Nockenwellen ebenfalls reduziert werden.

Verfahrenskombination Urformen, Umformen und Fügen in einem Prozess: IHU-Spritzgießen, Tiefziehen kombiniert mit Spritzgießen

Metall/Kunststoff-Hybridbauteile haben sich infolge der stetig steigenden Anforderungen im Bereich des automobilen Leichtbaus in den letzten Jahren etabliert. Diese bestehen meist aus einer dünnwandigen Metallstruktur in Verbindung mit geeignet gestalteten Kunststoffbereichen zur Verstärkung. Derzeit ist deren Herstellung durch die getrennte Fertigung von Metall- und Kunststoffkomponenten sehr arbeits- und kostenintensiv. Deshalb werden im Exzellenzcluster »Merge Technologien für multifunktionale Leichtbaustrukturen« integrierte Prozesse entwickelt, bei denen das Umformen der Metallkomponente, das Spritzgießen der Kunststoffkomponente und das Fügen zum Hybridbauteil in einem Werkzeug / Prozess erfolgen. Im Fokus stehen dabei die zwei Verfahrenskombinationen Innenhochdruck-Umformung und Spritzgießen sowie Tiefziehen und Spritzgießen.

 

In current applications in industry, hydroforming is increasing in the last years. The complexity of the manufacturing process has grown constantly due to ever-greater component-related requirements, the materials in use and the need to ensure profitability. Apart from the criteria that are important to the classical hydroforming procedure, which is executed at room temperature, additional parameters are becoming more and more significant: these include the forming temperature, the heat treatment that is integrated into the process, and the combination of hydroforming with other technologies, such as injection moulding and joining. This paper presents current innovative variants of, and modifications to, hydroforming technology.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-393937.html