Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Kragenziehen von Sandwichblechen

Der gesellschaftlich geforderte, verantwortungsvolle Umgang mit Ressourcen fördert den Einsatz von Leichtbauwerkstoffen. Sandwichbleche, bestehend aus dehnsteifen Deckblechen und schubweichem Kern, eignen sich aufgrund der an die Beanspruchungen angepassten Materialeigenschaften besonders für den Einsatz als Leichtbauwerkstoffe.

Derzeit besteht ein akuter Forschungsbedarf bei der Entwicklung neuer Fügetechniken für Sandwichbleche insbesondere vor dem Hintergrund der Versteifung der Fügestellen. Eine in der Blechbearbeitung gängige Möglichkeit zur Schaffung von Versteifungen in ebenen Blechen ist das Kragenziehen. Je nach Ausbildungsform lassen sich mit Hilfe der Kragen Bleche mit Rohren, Massivelementen oder anderen Blechen verbinden.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung neuer Fügetechniken für Sandwichbleche mit Hilfe des Kragenziehens. Im Rahmen des Vorhabens sollen die Prozessgrenzen beim Kragenziehen von Sandwichblechen experimentell und numerisch ermittelt werden. Darüber hinaus sollen Fertigungs- und Anwendungsrichtlinien für Kragen an Sandwichblechen erarbeitet werden. Die Kragen sollen als versteifte Fügestellen genutzt werden. Eine Umsetzung in Demonstratoren ist geplant. Der Nutzerkreis schließt sowohl Schmierstoffhersteller, Hersteller von Sandwichblechen sowie Werkzeugbauer, insbesondere aber auch Endanwender aus den Bereichen der Trittblechherstellung, der Automobilindustrie und der Fassadenherstellung ein.

Besonders die Branchen der Schmierstoffherstellung, des Werkzeugbaus sowie die Endanwender aus dem Bereich der Tritt- und Lochblechherstellung sind von KMU geprägte Sektoren. Durch die Mitarbeit an der Entwicklung neuer Fertigungs- und Fügetechniken können KMUs ohne eigene Forschungsabteilung einen Wissensvorsprung generieren, neue Märkte erschließen und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit erhöhen. Die Zusammenarbeit mit den OEMs ermöglicht eine hohe Marktakzeptanz und eine schnelle Umsetzung der Forschungsergebnisse.

Ergebniszusammenfassung:

Es wurde ein parametrisiertes, numerisches Modell aufgebaut und im Laufe des Projektes fortlaufend erweitert.

Dieses dient der Konstruktion und Auslegung von Werkzeugen zum Kragenziehen von Sandwichblechen und der Schaffung eines grundlegenden Prozessverständnisses.

Ein bestehendes Werkzeug für das Konterscherschneiden, welches eine dem Kragenziehen ähnliche Kinematik besitzt, konstruktiv angepasst. Der Werkzeugaufbau ist modular gestaltet, um eine schnelle und einfache Variation der Werkzeuggeometrie zu realisieren. In breit angelegten Versuchsreihen und ergänzenden Simulationen wurden Prozessfenster für zwei verschiedene Sandwichbleche ermittelt.

Die erreichten Grenzaufweitverhältnisse liegen unter denen konventioneller Bleche, jedoch sind für viele Anwendungen ausreichend hohe Kragen realisierbar. Weiterhin stellen große Stempelradien, große Ziehringradien sowie der Einsatz eines Gegenhalters geeignete Möglichkeiten dar, die Prozessgrenzen zu erweitern.

Für die Verbindung zwischen zwei Blechen bzw. einem Blech und einem Massivelement wurden Konzepte ausgearbeitet, hergestellt und bezüglich ihrer Verbindungsfestigkeit bewertet. Es zeigt sich, dass die Versteifung durch Kragen einen positiven Einfluss auf die Verbindungsfestigkeit und das Kriechverhalten hat.