Beschreibung
Konsequenter Stahlleichtbau läßt sich durch den Einsatz höherfester Werkstoffe und durch die Bauweise realisieren. In dem vorliegenden Forschungsprojekt wurde das Twinblech als Halbzeug für eine neue Bauweise untersucht. Die Zielrichtung dieser Technologie ist die Reduzierung des Bauteilgewichts bei gleicher Steifigkeit, bzw. die Erhöhung der Steifigkeit bei gleichem Gewicht. Das Twinblech besteht in seinem Aufbau aus zwei Blechlagen, die zunächst in der Blechebene punktförmig gefügt werden. Der so hergestellte Blechverbund ist umformbar und wird nach seiner Umformung bei einer abschließenden Kugelstrahlbehandlung versteift. In diesem Verarbeitungsschritt wird der oberflächennahe Bereich der gestrahlten Blechlage plastifiziert und die gesamte Blechlage zum Strahlmittel hin aufgewölbt. Bei diesem extrem flexiblen Formgebungsverfahren entsteht, ohne den Einsatz von teuren formgebenden Werkzeugen, aus zwei Blechlagen eine Hohlstruktur mit höherer Steifigkeit.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden die Strahlparameter und die Strahlstrategie zur Erzeugung derartiger Hohlstrukturen ermittelt. Im Hinblick auf die Optimierung der Steifigkeit und mögliche Beanspruchungsformen wurden unterschiedliche Geometrien der Fügepunkte bzw. der Fügelinien untersucht. Weitere Untersuchungen galten der Umformbarkeit des Blechverbundes. Für die Optimierung der Steifigkeit und Festigkeit wurden eine Vielzahl von Variationsparametern berücksichtigt. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode wurde anhand von Beispielen das große Potential der neuen Bauweise demonstriert und in praktischen Versuchen nachgewiesen. Die Twinblech-Bauweise zeichnet sich dadurch aus, daß das dafür konzipierte Halbzeug durch Biegen oder Tiefziehen umformbar ist, und verfahrenstechnisch über das anschließende flexible Kugelstrahlen bis zu 100 % Steifigkeitserhöhung erreicht.
Das Twinblech ermöglicht ferner ein breites Variationsspektrum zur Einstellung der Eigenschaften von Bauteilen. Neben dem Werkstoff selbst, beispielsweise in Kombination von rostfreiem Stahl mit einem unlegierten Stahl, kann die Blechdicke der beiden Blechlagen und die Geometrie der Aufwölbungen, nach Breite und Höhe sowie der Abstand von einer Aufwölbung zur anderen, variiert werden. Das Fügen der Bleche ist wahlweise durch Kleben, Umformen und Schweißen möglich. Mit den abgeschlossenen Untersuchungen wurden für eine neue, interessante Stahlleichtbauweise Berechnungsgrundlagen geschaffen und Anwendungsmöglichkeiten sowie Hinweise auf die Bauteileigenschaften erarbeitet. Einsatzmöglichkeiten dieser Technik werden vor allem im Fahrzeugbau, vorzugsweise für den Transport von Personen und Gütern auf Straße und Schiene sowie im Schiffbau und im Maschinenbau gesehen.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.
Veröffentlichung:
1997
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. R. Kopp, Dr.-Ing. K. Lempnauer, Dipl.-Ing. Ch. Scholl
