Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Umformen und Fügen von Blech- und Massivelementen in Folgeverbundwerkzeugen zur Erzeugung eines hybriden Querlenkers aus Stahl

Nach aktuellem Stand der Technik werden Querlenker gegossen, aus einem Massivrohling geschmiedet oder aus Blechteilen gepresst und im Nachgang lokal durch Massivelemente verstärkt. Gepresste Lenker werden aus Blech- und Massivelementen nach einer getrennten Umformung gefügt, u. a. mittels Schweißen. Dazu sind zusätzliche nachgelagerte Fertigungsschritte notwendig. Bei der schmiedetechnischen Fertigung aus einem Massivrohling muss die Formung des schmalen Stegbereiches durch hohe Umformgrade, also hohe Prozesskräfte realisiert werden. Das Gießen von Lenkern ist vor allem bei hohen Stückzahlen nicht wirtschaftlich.

Zukünftig müssen KMU (kleine und mittlere Unternehmen) für die Herstellung lenkerähnlicher Bauteile Leichtbauansätze bei einem geringeren Produktionsaufwand verfolgen. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung und Auslegung eines Verfahrens zur Fertigung eines Blech-/Massivhybridquerlenkers länglicher Geometrie aus Stahl in Folgeverbundwerkzeugen. Die Hybridbauweise gestattet die anforderungsoptimierte Verwendung von Blechen im Stegbereich bei Verwendung von Massivelementen in den hochbelasteten Lagerstellen eines Querlenkers. Zur Umsetzung der angestrebten Lösung werden die Komponenten Werkzeugbau, Zuführungssysteme und flexible Erwärmungskonzepte benötigt. Diese werden in Deutschland vornehmlich durch mittelständische Zulieferer angeboten. Durch eine Einführung der technischen Lösung werden somit neben den produzierenden KMU auch die mittelständischen Komponentenzulieferer gestärkt. Durch die angestrebte technische Lösung soll den KMU durch Senkung der Prozesskräfte und des Materialeinsatzes eine Steigerung der Prozesseffizienz ermöglicht werden. Zudem soll die Generierung von Leichtbaupotentialen und eine Senkung des Investitionsbedarfs erreicht werden.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ergebnis des Projekts ist eine hybride, Querlenker ähnliche Geometrie, dessen Herstellung mit einem Folgeverbundhybridschmiedewerkzeug realisiert wurde. Dieses bestand aus drei Stufen, in welchem mehrere Prozessschritte gleichzeitig realisiert werden konnten. Die erste Stufe beinhaltet das Sicken und Lochen eines rechteckigen Blechzuschnitts aus Stahl. In der zweiten Stufe erfolgte das Hybridschmieden, in welchem Massivzylinder aus Stahl mit dem vorgelochten Blechzuschnitt aus der ersten Stufe form-, unter Umständen auch kraftschlüssig miteinander verbunden wurden. Die dritte Stufe beinhaltet das Ausschneiden der Außenkontur des Hybridquerlenkers. Das Projekt hat gezeigt, dass auch unterschiedliche Stahlwerkstoffe für das Massiv- und Blechelement vorteilhafte mechanische Eigenschaften mit sich bringen kann.

Somit hat das Projekt gezeigt, dass die Herstellung hybrider, fahrwerksrelevanter Bauteile möglich ist. Das Ergebnis ist nach umformtechnisch etabliertem Regelwerk für weitere Geometrien übertragbar, welche nicht zwangsweise im Fahrwerksbereich befindlich sein müssen. Das Potential von Hybridgeometrien für unterschiedliche Anwendungsfälle ist somit nicht erschöpft. Folgeverbundhybridschmiedewerkzeuge erlauben zudem gesamte Prozessketten mit einer Presse zu realisieren und bieten ein hohes Potential zur Automatisierung. Die Platz- wie auch Kostenersparnis die damit einhergeht bietet insbesondere KMU besondere Vorteile, welche nicht über die Kapazitäten von Großunternehmen verfügen.