Beitrag zur Materialcharakterisierung für die Warmblechumformung

Von:

Alexander Braun

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Vor dem Hintergrund von Energieeffizienz und Klimaschutz ist Leichtbau in der Automobilindustrie nach wie vor von zentraler Bedeutung. Zur Umsetzung von Leichtbaukonzepten werden, neben konstruktiven Maßnahmen, auch die eingesetzten Werkstoffe optimiert. So können zum einen Werkstoffe mit einer hohen Dichte durch Werkstoffe mit geringerer Dichte ersetzt werden. Beispiel hierfür ist die Substitution von Karosserieteilen aus Stahl durch Komponenten, welche aus Aluminium, Magnesium oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) gefertigt werden. Zum anderen können aber auch Werkstoffe eingesetzt werden, welche bei ähnlicher Dichte eine höhere Festigkeit oder ein höheres Energieabsorptionsvermögen aufweisen. Hier ist vor allem für die Karosserie von Pkw zunehmend ein Trend hin zu warm umgeformten Bauteilen aus presshärtbaren Borstählen zu beobachten. So erhöhte sich bspw. der Anteil von presshärtbarem Stahl in der Karosserie des VW Golf VI von ca. 5 % im Jahr 2008 auf fast 30 % für das Nachfolgemodell im Jahr 2012. Durch eine geschickte Kombination von Umformen und Vergüten erreichen Komponenten aus pressgehärteten Stählen Zugfestigkeiten von über 1500 MPa bei vergleichsweise komplexer Geometrie. Gleichzeitig sind die Legierungsgehalte des hauptsächlich eingesetzten 22MnB5 Stahls sowie die Prozesszeiten des Presshärteprozesses gering. Aufgrund der damit verbundenen geringen Kosten ist das Presshärten auch für Fahrzeuge mit hoher Stückzahl, wie sich am Beispiel des VW Golf zeigt, attraktiv. Entsprechend hoch ist daher das Potenzial, den gesamtgesellschaftlichen Zielen der Energieeffizienz und des Klimaschutzes im Verkehrssektor zu begegnen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Vorhersagegenauigkeit von Umformsimulationen im Bereich des Presshärtens von Stahl durch eine verbesserte Materialcharakterisierung zu erhöhen. So soll diese Arbeit dazu beitragen für das Presshärten die Anzahl von Versuchsabpressungen zukünftig zu reduzieren. Hierdurch sollen Entwicklungszeiten und -Kosten für neue Leichtbaukomponenten in der Automobilindustrie sinken.