Dass sich Blech- und Massivelemente gleichzeitig umformen und fügen lassen, zeigt diese Versuchsbauteil.
IPH
Pleuel oder Querlenker können im Fahrzeugbau viel Gewicht sparen – wenn es gelingt, sie zum Teil aus Blech herzustellen. Forschern gelang es nun Bauteile aus massivem Stahl und dünnem Blech in einem Schritt umzuformen und zu fügen.
Ob Antriebswellen, Pleuel oder Querlenker: Die meisten Bauteile unter der Motorhaube werden klassisch geschmiedet, also aus einem einzigen Stück Stahl geformt. So entstehen äußerst stabile, aber auch sehr schwere Massivbauteile. Und weil schwere Fahrzeuge mehr Treibstoff benötigen, suchen Automobilkonzerne ständig nach neuen Leichtbauverfahren.
Das Schmieden stellt ein Druckumformverfahren mit gegeneinander bewegten Werkzeugen dar, erläutern die Springer-Autoren in „Technologie der Werkstoffe“ (Seite 250): „Man unterscheidet zwischen Freiform- und Gesenkschmieden, wobei die Werkzeuge die Form des Werkstücks nicht oder nur teilweise (= Freiformen) bzw. ganz oder zu einem wesentlichen Teil (= Gesenkformen) enthalten.“
Ein Leichtbau-Ansatz besteht darin, massiven Stahl durch leichtes Stahlblech zu ersetzen. So könnte beispielsweise ein Querlenker, der den Radträger mit dem Fahrgestell verbindet, zum großen Teil aus Blech bestehen – aus massivem Stahl müssten lediglich die Enden gefertigt sein, weil dort hohe Kräfte wirken. Solche Leichtbauteile aus Blech- und Massivelementen werden aktuell aber noch nicht hergestellt, weil der Aufwand zu groß wäre: Zunächst müssten die massiven Komponenten auf herkömmliche Weise geschmiedet und das Blech zugeschnitten werden, erst dann könnte man alle Komponenten miteinander verbinden.
Hybridschmieden
Das sogenannte Hybridschmieden ermöglicht all das in einem einzigen Fertigungsschritt. Dass sich Blech- und Massivelemente gleichzeitig umformen und fügen lassen, haben Ingenieure des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) bereits nachweisen können: Im DFG-Projekt „Hybridschmieden“ gelang es ihnen in den letzten Jahren, einen massiven Stahlzylinder fest mit einem quadratischen Blech zu verbinden. Jetzt wollen die Forscher das Hybridschmieden weiterentwickeln – denn im Moment lässt sich das Verfahren noch nicht auf jedes beliebige Bauteil anwenden. Im DFG-Projekt „Hybridschmieden 2“, das Ende 2015 startete, wollen die Ingenieure einen Zweipunktlenker fertigen. Im Forschungsprojekt wollen die Ingenieure ein Werkzeug konstruieren, mit dem sich die beiden Massivelemente so umformen lassen, dass sie sich zugleich fest mit dem Blech verbinden. Dadurch entfällt ein kompletter Arbeitsschritt, das Fügen. Mit dem neuen Fertigungsverfahren, so die Forscher, können Schmiedeunternehmen in Zukunft nicht nur deutlich leichtere Bauteile herstellen, sondern auch schneller und günstiger produzieren.