Im Rahmen dieses Berichtes soll auf das Umformen von hoch- und höchstfesten Blechen im Automobilbau eingegangen werden. Dabei wird das Thema des Formhärtens aufgegriffen, das im Laufe der letzten Jahre zunehmend an Bedeutung gewonnen hat. Das kommt einerseits von den zunehmend wichtigeren Anforderungen an den Umweltschutz, andererseits jedoch auch von den steigenden Sicherheitsansprüchen und den Entwicklungen, die den Komfort beim Autofahren verbessern. Das Problem dabei ist, dass ich in Bezug auf ein umweltfreundlicheres Fahren, das zugleich sicherer und komfortabler sein sollte, die Argumente widersprechen. Neben der Verbesserung der Antriebstechnik im Automobilbau wurde nach Möglichkeiten gesucht, Gewicht einzusparen ohne sicherheitstechnische Aspekte zu vernachlässigen. Außerdem sollten das Verfahren und die verwendeten Materialen möglichst kostengünstig sein, da die Stückzahlen im Automobilbausehr hoch sind. Ein Verfahren, mit dem diese Aspekte in Hinblick auf die Blechumformung größtenteils eingehalten werden können, ist das Formhärten. In diesem Bericht wird deshalb auf dieses Verfahren, die Materialen und den daraus folgenden Nutzen genauereingegangen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Formhärten
2.1. Das Verfahren
2.2. Das Werkzeug
2.3. Verwendeter Werkstoff
2.4. Einsatz im Automobilbau
2.5. Vorteile
2.6. Nachteile
2.7. Weiterentwicklungen
2.7.1. Gradierte Eigenschaften – „Tailored Tempering“
2.7.2. Pressure Controlled Hardening
3. Das wichtigste in Kürze: Formhärten (Warmumformung) von Karosserieteilen
4. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht das Verfahren des Formhärtens im Automobilbau als zentrale Lösung zur Gewichtsreduktion bei gleichzeitiger Erhöhung der Festigkeit und Sicherheit, um den steigenden Anforderungen an Leichtbau und Kosteneffizienz gerecht zu werden.
- Grundlagen und Prozesskette des Formhärtens
- Einsatzgebiete von höchstfesten Blechen in der Fahrzeugkarosserie
- Technologische Vorteile und verfahrensbedingte Herausforderungen
- Moderne Weiterentwicklungen wie "Tailored Tempering" und "Pressure Controlled Hardening"
Auszug aus dem Buch
2.1. Das Verfahren
Die Prozesskette (siehe Abbildung 1) beim Formhärten beginnt mit dem Zuschneiden der Platinen, die aus einem manganborlegierten Vergütungsstahl bestehen. Nun wird zwischen direktem und indirektem Prozess unterschieden. Bei der indirekten Prozessführung erfolgt zuerst eine Vorumformung, welche bei der direkten entfällt. Die Vorumformung ermöglicht einen größeren Umformgrad. Die zugeschnittenen Blechplatinen bzw. vorumgeformten Blechteile werden anschließend auf die Austenitisierungstemperatur von 950°C in einem Ofen erwärmt. Dazu wird meist ein Rollenherdofen verwendet, in dem eine Schutzgasatmosphäre herrscht. Mit einem Förder- oder Handlingsystem werden die erwärmten Platinen innerhalb weniger Sekunden an den darauf folgenden Prozessschritt des Formhärtens (auch Presshärten genannt) übergeben. Dabei werden die Platinen mit einem gekühlten Werkzeug umgeformt. Die Kräfte der eingesetzten hydraulischen Pressen liegen zwischen 8.000 und 16.000 kN. Für die Umwandlung zu einem martensitischen Gefüge ist eine Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 27 K/s erforderlich. Nach der Umformung sind die Werkstücke noch zwischen 100 und 200°C warm. Diese direkte Prozesskette ist vor allem auch für die serienmäßige Fertigung im Automobilbau geeignet, da sie gut automatisierbar ist. Der abschließende Prozessschritt besteht meist aus einer Laserbearbeitung oder mechanischem Schneiden und Stanzen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die steigende Bedeutung von Leichtbau im Automobilsektor und führt in die Problematik ein, Gewichtseinsparungen mit Sicherheitsanforderungen und Kosteneffizienz zu vereinen.
2. Formhärten: Erläutert detailliert die technologischen Aspekte des Presshärtens, einschließlich der Werkzeugkonzepte, Materialeigenschaften, Vor- und Nachteile sowie moderner Prozessoptimierungen.
3. Das wichtigste in Kürze: Formhärten (Warmumformung) von Karosserieteilen: Bietet eine prägnante Zusammenfassung der Funktionsweise des Verfahrens und dessen Bedeutung für die moderne Fahrzeugproduktion.
4. Zusammenfassung: Zieht ein Fazit über die Effektivität des Formhärtens zur Erfüllung aktueller Anforderungen an die Fertigungstechnologie im Automobilbau.
Schlüsselwörter
Formhärten, Presshärten, Automobilbau, Leichtbau, Warmumformung, 22MnB5, Vergütungsstahl, Tailored Tempering, Pressure Controlled Hardening, Prozesskette, Karosserieteile, Festigkeitssteigerung, Martensit, Umformtechnik, Sicherheit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit dem technischen Verfahren des Formhärtens (Presshärten) von Blechen und dessen Anwendung, um moderne Anforderungen an den Leichtbau und die Sicherheit im Automobilbau zu erfüllen.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die Prozesskette des Formhärtens, die Materialkunde der eingesetzten Stähle, die Vorteile gegenüber der Kaltumformung sowie innovative Weiterentwicklungen zur flexiblen Eigenschaftssteuerung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist es aufzuzeigen, wie durch das Verfahren des Formhärtens Gewicht eingespart werden kann, ohne dabei die crashrelevanten Sicherheitsaspekte oder die Anforderungen an eine kostengünstige Serienfertigung zu vernachlässigen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturrecherche und der technologischen Analyse von Fertigungsverfahren, illustriert durch Schemata und Fachquellen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Erläuterung des Formhärtens, die Analyse der Werkzeugtechnik, die Charakterisierung der Werkstoffe (speziell Mangan-Bor-Stähle) sowie die Diskussion von Vor- und Nachteilen.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Wichtige Schlagworte sind Formhärten, Leichtbau, Prozesskette, 22MnB5-Stahl, Tailored Tempering und Pressure Controlled Hardening.
Was versteht man unter dem in der Arbeit erwähnten "Tailored Tempering"?
Dies ist eine Weiterentwicklung, bei der durch gezielte, lokale Wärmebehandlung oder variierende Abkühlraten in einem Bauteil unterschiedliche Festigkeits- und Duktilitätsbereiche erzeugt werden.
Welchen Vorteil bietet das "Pressure Controlled Hardening" gegenüber konventionellen Verfahren?
Durch einen erhöhten Anpressdruck im Werkzeug wird ein besserer Wärmeübergang erreicht, was die Abkühlzeit verkürzt, die Taktzeiten optimiert und somit die Ausbringungsleistung steigert.
- Arbeit zitieren
- Dominik Enderle (Autor:in), 2014, Umformen in der Automobilbranche. Untersuchung des Formhärtens sowie Vor- und Nachteile des Verfahrens, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/367642
