Projekte

HotWheel

Laserunterstützte Umformung innovativer Hochleistungswerkstoffe für den automobilen Leichtbau (HotWheel)

Programm: KMU-innovativ: Produktionsforschung
Bekanntmachung: KMU-innovativ (bis 2015)
Wettbewerb: 13. Runde, Stichtag 15.10.2013

Kurzbeschreibung:
Leichtbaulösungen gewinnen in der Verkehrsindustrie zunehmend an Bedeutung. Ziel des Projekts HotWheel ist, neuartige Leichtbaukonzepte für Automobilfelgen durch den Einsatz von Hochleistungswerkstoffen zu entwickeln. Dies soll möglich werden, indem das Umformverfahren "laserunterstütztes Metalldrücken" erstmalig für eine automatisierte Komplettbearbeitung dieser hochfesten Werkstoffe qualifiziert wird. Dazu sind der Umformprozess im Hinblick auf die gefügetechnischen Besonderheiten neuartiger Stähle auszulegen, die Formgebungsgrenzen zu bestimmen sowie ein Demonstrator mit entsprechender Programmiersoftware zu entwickeln, auf dem die Anwendbarkeit mittels eines Referenzbauteils nachgewiesen wird.

Projektdauer: 01.04.2014 − 30.06.2016

Projektkoordinator:
Jens Weimann
Thate gedrückte Präzision GmbH
Telefon: +49 4342 79917-0
E-Mail: j.weimann@thate.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dr. Michael Große
Telefon: +49 721 608-25192
E-Mail: michael.grosse@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Aufgrund des stetig steigenden Fahrzeugaufkommens auf deutschen Straßen und der gleichzeitigen Forderung von Politik und Umweltverbänden, sowohl en Energieverbrauch als auch den CO2-ausstoß deutlich zu verringern, gewinnen Leichtbaulösungen zunehmend an Bedeutung. Trotz der Verfügbarkeit klassischer Leichtbauwerkstoffe wie Titan oder Faserverbundwerkstoffe ist aufgrund deren Preis und Verarbeitbarkeit insbesondere der Werkstoffleichtbau mit neuartigen Stählen in der Fahrzeugtechnik nicht wegzudenken. Der Leichtbau mit Stahl basiert auf dem Gedanken, die Bauteilwandstärke durch den Einsatz von höherfesten Stählen zu verringern und das Gewicht zu reduzieren. Jedoch nimmt mit zunehmender Festigkeit des Werkstoffes das Umformvermögen ab. Deshalb werden in der Umformtechnik oftmals Ansätze der Warmumformung verfolgt, um diesem Effekt entgegenzuwirken. Dazu sind aber oft lange Erwärmungszeiten oder hohe Erwärmungstemperaturen erforderlich und die Wärmeeintragung ist schwer kontrollierbar. So besteht die Gefahr einer Veränderung des Werkstoffgefüges und damit der mechanischen Eigenschaften des Bauteils.

Projektziel
Das Ziel des KMU-innovativ-Projektes HotWheel ist die wirtschaftliche Umsetzung neuer Leichtbaulösungen für Automobilfelgen aus neuartigen Stahlwerkstoffen. Dies soll durch den Einsatz des laserunterstützten Metalldrückens möglich werden. Dazu soll der Prozess zur Verarbeitung definierter Werkstoffe sowie ein geeigneter Maschinendemonstrator mit entsprechender Steuerungssoftware entwickelt werden.

Vorgehensweise
Um das Verbundprojetziel zu erreichen, werden zunächst nach Ableiten von Forderungen an Produkt, Prozess und Maschine die zu untersuchenden Werkstoffvarianten sowie ein charakteristisches Demonstratorbauteil definiert . An einem am IPT vorhandenen Prüfstand werden dann Grundsatzuntersuchungen zum laserunterstützten Drücken der definierten Werkstoffe durchgeführt und der Prozess zur Demonstratorfertigung ausgelegt. Parallel dazu werden ein Maschinendemonstrator sowie eine entsprechende Programmiersoftware entwickelt. So soll sichergestellt werden, dass die neue Technologie für die industrielle Fertigung anwendbar gemacht werden kann. Die prinzipielle Eignung der entwickelten Lösung soll anhand der Fertigung des Demonstratorbauteils validiert werden. Schließlich ist geplant, das Einsatzverhalten des Bauteils in Prüfstanduntersuchungen zu überprüfen.

Erwartete Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch die gezielte Erwärmung der Umformzone mit einem Laser kann nicht nur das Umformvermögen der eingesetzten Werkstoffe erweitert, sondern auch die Prozesssicherheit bei der Verarbeitung deutlich verbessert werden. Damit können sowohl Umformgrade wie auch Umformgeschwindigkeit erhöht und Ausschussraten reduziert werden. Letztlich profitiert die deutsche metallverarbeitende Industrie von dem innovativen Technologieansatz. Durch den erzielbaren Technologievorsprung kann die Wettbewerbsposition der beteiligten Unternehmen verbessert werden.

Publikationen

KMU-innovativ "Innovationen für die Produktion von morgen"
Erscheinungsjahr: 2015
Beschreibung: Die Broschüre informiert über das Forschungsförderprogramm und laufende Forschungsvorhaben von produzierenden KMU. Für Unternehmen, die auf den dargestellten Fach- und Forschungsgebieten kooperieren möchten, dient die Broschüre als Basisinformation.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu