A195

Anwendungspotenziale und Prozessketten der Klebtechnik für die Umformung von Doppellagenblechen

(A195 S 24/10043/02)

Laufzeit der Forschungsarbeiten: 1. Januar 2003 - 31. Dezember 2004

Bei der Doppellagenblechtechnik (Bonded Blank) werden lokal Bereiche eines Bauteils durch die Verwendung eines dickeren Verstärkungsbleches und/oder einer höheren Materialgüte als das Grundblech verstärkt. Die Blechzuschnitte (Grund- und Verstärkungsblech) werden in einem Werkzeug zusammen umgeformt. Während des Umformprozesses soll ein weitgehend freies Abgleiten der Blechzuschnitte aufeinander möglich sein, um die freie plastische Formänderung nicht zu behindern. Dazu müssen die Bleche vor dem Umformen lediglich fixiert werden (Vorfügen). Das endgültige Fügen von Grund- und Verstärkungsblech erfolgt erst nach dem Umformvorgang.

Die Fixierung der Bleche erfolgte bisher mittels im Stempel versenkbarer Justagestifte. Hierzu sind Justagebohrungen um Grund- und Verstärkungsblech notwenig. Diese Methode stellte sich jedoch bei höheren Umformgraden als nur eingeschränkt geeignet heraus, da es zum Einreißen der Justagebohrung kam. Aus diesem Grund wurden Klebstoffe zur Fixierung der Platinen untersucht, die ihre endgültige Festigkeit erst in einem abschließenden Wärmeprozess, beispielsweise während der KTL Trocknung zwischen ca. T=150 0C und T=200 0C, erreichen.

Das Ziel des Projektes lag darin, das Anwendungspotenzial der Bonded Blank Technik durch den Einsatz geeigneter Klebstoffe zu vergrößern. Hierzu sind Klebstoffe erforderlich, die eine Anfangshaftung zur Justage gewährleisten und nach dem Umformen durch Zufuhr thermischer Aktivierungsenergie aushärten. Als dafür geeignet erwiesen sich Schmelzklebstoffe (Hotmelts) und Haftklebstoffe, die beide zur Erhöhung der Warmfestigkeit im Gebrauchsbereich der Bauteile nachvernetzend formuliert waren.

Hierzu wurden mit den Modellgeometrien „Rechteck mit gewölbtem Boden“, „Halbkugel“, „Ellipse“ sowie „stilisierter Federbeindom“ Tiefziehversuche durchgeführt. Die Verstärkung der Bauteile erfolgte im Bauteilboden. Die Bauteile wurden hinsichtlich der Beulsteifigkeit, der Betriebsfestigkeit, der KTL-Verträglichkeit sowie des Korrosionsverhaltens untersucht. Infolge der Auffederung des Verstärkungsbleches konnte bei gekrümmten Bauteilböden und höherfesten Werkstoffen keine ausreichende Haftung des Klebstoffs gewährleistet werden. Durch einen zusätzlichen Fügepunkt konnte die Auffederung des Verstärkungsbleches vermindert und die Beulsteifigkeit der Bauteile deutlich gesteigert werden.

In Korrosionsuntersuchungen (VDA 621-415 Wechseltest modifiziert) wurde die Korrosionsanfälligkeit der Fuge zwischen Grund- und Verstärkungsblech ermittelt. Dringt Feuchtigkeit in die Klebfuge ein, so sind Grund- und Verstärkungsblech einer erhöhten Korrosionsgefahr ausgesetzt. Aus diesem Grund muss der Klebstoff auch eine abdichtende Funktion übernehmen. Ein Korrosionsschutz der Fuge mittels der im Projekt verwendeten Klebstoffe konnte nachgewiesen werden.

Die Bonded Blank Technik eignet sich genauso wie die Patchwork Technik für den Karosseriebau von Komponenten, bei denen in einem kleinen Bereich hohe Festigkeiten erforderlich sind z.B. an Krafteinleitungsstellen. Die Bonded Blanks Technik bietet jedoch den Vorteil, dass ein freies Abgleiten der Bleche während des Umformvorgangs aufeinander möglich ist und somit höhere Umformgrade realisiert werden können.

Im Rahmen des Projektes konnte der Einsatz von Klebstoffen für die Umformung von Bonded Blank Platinen erfolgreich realisiert werden. Durch die Einsparung von Umformwerkzeugen und die Vorverlagerung des Fügeprozesses können damit in der industriellen Fertigung Kosten eingespart werden. Zudem wird das Leichtbaupotenzial von Stahl durch die Umsetzung der Bonded Blank Technik weiter erhöht.

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

Forschungsleiter 1:
Prof. Dr.-Ing. Doege

Forschungsstelle 2:
Institut für Füge-und Schweißtechnik TU Braunschweig (IFS)
www.ifs.ing.tu-bs.deForschungsleiter 2:
Prof. Dr.-Ing. Dilger

(vorgelegt vom Verband der Automobilindustrie e.V. (VDA) für Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V. (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