Die Projekte dieses Forschungsbereiches befassen sich mit der Entwicklung neuer Methoden und Maßnahmen zur Kompensation der beim Tiefziehen von höchstfesten Blechwerkstoffen auftretenden Rückfederungseffekten. Während in der heutigen Forschungslandschaft überwiegend Warmumformprozesse wie das Presshärten zur Kompensation der Rückfederung hochfester Blechwerkstoffe untersucht und weiterentwickelt werden, stehen bei den Arbeiten des IFU vor allem Lösungsansätze für die Kaltumformung solcher Werkstoffe im Fokus.
Konzept des Tiefziehens mit wechselseitig steuerbarem Platineneinlauf
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens stellt die Entwicklung einer technologisch abgesicherten Methodik zur spannungsbasierten Kompensation der Rückfederung bei der Herstellung von trägerförmigen Verstärkungsbauteilen aus höchstfesten Stahlblechwerkstoffen dar. Zur Erreichung dieses Ziels wird zunächst der Ansatz des Tiefziehens mit wechselseitig steuerbarem Platineneinlauf untersucht. Im Gegensatz zum konventionellen Tiefziehen, bei welchem die beiden Platinenkanten gleichmäßig eingezogen werden, kommt es hierbei zu einer richtungswechselnden Relativbewegung zwischen dem Stempel und Werkstück im Stempelradius- und Bodenkontaktbereich. Dadurch entsteht in den zuvor genannten Kontaktbereichen eine mehrmalige Biegung des Werkstücks, was den Vorteil besitzt, dass die in Blechdickenrichtung auftretenden Zug- und Druckspannungen sich mit den Spannungen mit entgegengesetzten Vorzeichen gezielt überlagern. Damit wird die Spannungsdifferenz zwischen der inneren und äußeren Bauteilfaser wesentlich reduziert. Diese über die Blechdicke reduzierte Spannungsdifferenz soll zu einer kleineren bzw. fast vernachlässigbaren Rückfederung führen. Um eventuell im Bereich der Bauteilzarge nach dem Tiefziehen mit wechselseitig steuerbarem Platineneinlauf verbleibende Formabweichungen weiter zu reduzieren, werden die Ansätze der zusätzlichen Streckziehbelastung der Bauteilzarge bzw. das Zurückdrücken des Bauteilbodens untersucht.
Laufzeit: 04.2018 - 03.2020
Reduktion der Rückfederung mithilfe einer Nachformoperation
Ziel des Forschungsprojektes stellt die Entwicklung einer Methodik zur erfolgreichen Reduktion bzw. Kompensation der Rückfederung nach der Umformung von höchstfesten Stahlblechwerkstoffen durch Nachformen dar. Die Entwicklung der neuen Methodik wird am Beispiel einer zweifach gekrümmten U-Kanal-Geometrie untersucht, für die ein Ziehwerkzeug aufgebaut wurde. Auf Basis des Spannungszustandes vor- und nach der Entlastungsphase wurden entsprechende geometrischen Maßnahmen am Bauteil definiert, welche mittels einer Nachformoperation umgesetzt werden können. Für eine Analyse der Auswirkungen der verschiedenen Maßnahmen zur Rückfederungskompensation wurden umfangreiche Simulationen durchgeführt. Um eine möglichst genaue Rückfederungsvorhersage durch verbesserte Simulationsrechnungen zu erzielen, arbeitet die neue Methodik mit erweiterten Werkstoffmodellierungen. Abschließend wurde festgestellt, welche geometrischen Modifikationen mittels einer Nachformoperation angewendet werden sollen, um die nach dem Tiefziehen auftretenden Bauteilformabweichungen (insbesondere Winkeländerung und Zargenkrümmung) erfolgreich minimieren zu können.
Laufzeit: 07.2015 - 12.2017