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Massiver Leichtbau TP 3 - Leichtbau durch gezielte Einstellung lokaler Bauteileigenschaften mit optimierten Umform- und Zerspanprozessen

Status laufend
Ziele

1. Downsizing für leichtere aber gleichfeste, kaltfließgepresste Bauteile ohne angeschlossene Wärmebehandlung durch die gezielte Einstellung lokaler Bauteileigenschaften
Das Ziel besteht in der Entwicklung einer Methodik zur Auslegung von Kaltmassivumformprozessen und als Folgeoperation erforderlichen Zerspanprozessen, um Fließpress-bauteile durch Downsizing leichter im Vergleich mit dem Stand der Technik herstellen zu können. Für die zentrale Aufgabe, leichtere aber gleichfeste Bauteile für den Einsatz in Pkw herzustellen, werden die Prozesskette aus Umformung und Zerspanung mithilfe von CAE-Tools optimal und robust ausgelegt und Anforderungen an prozessgerechte Umformstähle gestellt. Dafür wird die gezielte Einstellung lokaler Bauteileigenschaften ohne eine (wesentliche) Erhöhung der Gesamtfertigungskosten genutzt. Durch eine den auftretenden Betriebslasten angepasste beanspruchungsgerechte Eigenschaftseinstellung durch den Umformprozess können Kaltfließpressbauteile aus dem Automobilbereich bei gleicher Betriebsfestigkeit mit einer geringeren Masse gefertigt werden (Downsizing) und aufgrund ihres hohen Anteils in Fahrzeugen somit entscheidend zum Leichtbau von Pkw beitragen. Dabei soll die Zerspanung die zuvor eingestellten Eigenschaften nicht wieder revidieren und trotzdem prozesssicher und effizient realisiert werden.

2. Effiziente Methodik zur virtuellen Auslegung von Umformprozessen mithilfe von Software für CAE-Mehrzieloptimierung und Kopplung von FEM Umformsimulation und strukturmechanischer FEM-Simulation für die Herstellung von Leichtbaukomponenten Evaluierung anhand der Demonstratoren Zahnradnabe und Kolbenbolzen
Durch die Abbildung und gezielte Einstellung lokaler Bauteileigenschaften in der Umform- und Zerspansimulation sollen optimierte und robuste Umformprozesse (Werkstoffdesign, Umformprozesse, Randbedingungen ans Werkstoffdesign durch Umformung und Zerspanung) zur Herstellung von Demonstratorbauteilen ausgelegt werden. Anhand der Demonstratorbauteile Zahnradnabe (TP2) und Kolbenbolzen (TP4) soll das Leichtbaupotential durch Anwendung des entwickelten Vorgehens im Vergleich mit dem Stand der Technik nachgewiesen werden.

3. Übertragung der wissenschaftlich-technischen sowie wirtschaftlichen Erkenntnisse auf Kaltfließpressteile im Antriebsstrang eines Referenz-PKW zur Abschätzung des gesamten generierbaren Leichtbaupotenzials und der damit verbundenen Leichtbaukosten
Die Ergebnisse des Projektes sollen neue Perspektiven der Kombination aus stofflichem Leichtbau, konstruktivem Leichtbau und Fertigungsleichtbau in Hinsicht auf die Herstellung von umgeformten Bauteilen mit heute geringeren Werkstückmassen erschließen. Da die Projektergebnisse von den Demonstratoren auf weitere Kaltfließpressteile in PKW und anderen Bereichen des Maschinenbaus übertragen werden können, ist eine hohe wirtschaftliche Bedeutung für die Branche der Massivumformung zu erwarten.


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