A150

Beurteilung des Einsatzes von teilstrukturierten Stahlfeinblechen im Kfz-Karosseriebau zur Gewichtsreduzierung


(A150 S 24/19/1999)

Laufzeit der Forschungsarbeiten: 1. Januar 2000 – 31. März 2001

Ziel der Studie war es, innerhalb der Vielzahl von Leichtbauvarianten eine Bewertung des Einsatzes von teilstrukturierten Blechen im Kfz-Karosseriebau vorzunehmen. Neben einer vorangestellten Darstellung des derzeitigen Standes der Varianten im Formleichtbau war der Kernpunkt der Untersuchungen die Beurteilung der teilstrukturierten Bleche hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und des Umformverhaltens.

Um die mechanischen Eigenschaften von teilstrukturierten Stahlfeinblechen aus dem Tiefziehstahl DC05 in Bezug auf Beulwiderstand und Umformbarkeit zu beurteilen, wurden verschiedene Prüfverfahren angewendet. Bei der Untersuchung teilstrukturierter Zugproben nach DIN EN 10002 wurde festgestellt, daß die eingebrachten Strukturen einen geringen Einfluß auf charakteristische Materialwerte wie Gleichmaßdehnung, Bruchdehnung und Zugfestigkeit ausüben. Die Noppeneindringtiefe beeinflußte jedoch den Rißverlauf sowie den Rißort an den Zugproben. Blechdicken- und Härtemessungen an ausgeformten Strukturen zeigten eine inhomogene Werkstoffverfestigung über den Querschnitt der Struktur auf. Diese inhomogenen Eigenschaften sind Ursache für die Beeinflussung des Rißverhaltens.

Um das Umformverhalten von teilstrukturierten Blechen beim Tiefziehprozeß beurteilen zu können, wurden Tiefziehversuche mit unterschiedlichen Modellgeometrien durchgeführt. Bei der anschließenden Beurteilung der Tiefziehteile hinsichtlich Versagen durch Rißbildung und Ausstreckung der Nebenformelemente wurde festgestellt, daß das Umformverhalten hinsichtlich maximaler Ziehtiefe kaum beeinflußt wird. In den Ziehteilecken einer rechteckigen Modellgeometrie sowie im Bereich der Stempelkantenrundung wurde eine Ausstreckung der eingebrachten Strukturen beobachtet. Die Ausstreckung der Strukturen hat aber keinen Einfluß auf das Umformverhalten der teilstrukturierten Bleche.

Mittels eines Beulprüfstandes des Projektpartners Thyssen-Krupp Stahl AG wurde das Beulverhalten teilstrukturierter Bleche untersucht, die Strukturen mit unterschiedlicher Anordnung und Eindringtiefe aufwiesen. Die Untersuchungsergebnisse zeigten, daß die Beulfestigkeit durch eine Optimierung der eingebrachten Teilstrukturierung bis zu 50% verbessert werden kann.

Um die Praxisrelevanz der Untersuchungen in Bezug auf den Leichtbau darzustellen, wurde eine PKW-Sitzwanne ausgewählt. Durch die Nebenformelemente wurde eine Reduzierung der Blechdicke bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften erreicht; die Gewichtseinsparung betrug 11%.

Forschungsstelle 1:
Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) Leibniz-Universität Hannover
www.ifum.uni-hannover.de
 
Forschungsleiter 1:

Professor Dr.-Ing. Eckart Doege
(vorgelegt vom Verband der Automobilindustrie e.V. - VDA für FAT)

Das Forschungsvorhaben wurde gefördert von der Stiftung Stahlanwendungsforschung im Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V.

Bezugsquelle Schlussbericht:
bitte wenden Sie sich an die AVIF