Beschreibung
Flexibel gewalzte, d.h. in Längsrichtung unterschiedlich dicke Bleche, sog. Tailor Rolled Blanks (TRB), haben gegenüber Tailor Welded Blanks (TWB) keinen sprunghaften, sondern
einen stetigen Dickenverlauf. Als Vorteil wird die bessere Anpassung an eine leichtbauorientierte Bauteilgeometrie gesehen. Zudem entsteht durch die kontinuierliche Dickenveränderung unter Belastung ein harmonischer Spannungsverlauf im Übergangsbereich, so dass Spannungsspitzen vermieden werden können. Auch wird das Gefüge im Übergangsbereich der Blechdicken nicht durch den Wärmeeinfluss eines Schweißprozesses beeinträchtigt. Ziel des Forschungsvorhabens war die Untersuchung und Weiterentwicklung der Einsatzmöglichkeiten von flexibel gewalzten Blechen.
Die Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die Verarbeitung von rostfreiem Edelstahl zu profilförmigen Tragstrukturen in einer geschlossenen Prozesskette. Diese umfasste das flexible Walzen, gegebenenfalls gefolgt von einer Wärmebehandlung, das Biegen der TRB im Gesenk, Laserschweißen und Profilbiegen. Die Einzelfertigungsschritte und ihr Zusammenwirken innerhalb der Prozesskette wurden im Hinblick auf das Leichtbaupotential in iterativen Schritten zwischen experimentellen Untersuchungen und ergänzenden FEM-Simulationsrechnungen optimiert. Die Leistungsfähigkeit der neuen Prozesskette konnte am Beispiel eines Demonstrators – hier ein vorderer PKW-Querträger samt Crashboxen in Anlehnung an entsprechende Bauteile im Ford Focus bzw. im Audi A3 – erfolgreich nachgewiesen werden. Im Vergleich zu den konventionellen Ausführungen aus Standardhalbzeugen konnte mit Tailor Rolled Blanks ein etwa 13 % geringeres Gewicht erzielt werden. Zudem zeigten sie bei den durchgeführten Crash-Tests ein deutlich günstigeres Verhalten.
Vorrangiges Einsatzgebiet der Tailor Rolled Blanks ist die Automobilindustrie. Hier sind an erster Stelle belastungsangepasste, gewichtsoptimierte Bauteile im Pkw-Bereich zu nennen. Gedacht wird z.B. an offene und geschlossene Trägerstrukturen als Quer- und Längsträger bzw. Hohlprofile. Eine weitere Anwendung wird im Bereich von crashrelevanten
Bauteilen gesehen. Hier lässt sich das Deformationsverhalten und die Energieaufnahme durch unterschiedliche Wanddicken gezielt optimieren.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.
Veröffentlichung:
2002
Autoren:
Prof. Dr.-lng. M. Kleiner, Dr.-lng. S. Chatti, Dr.-lng. B. Heller, Dipl.-Ing. Ch. Wiedner, Dipl.-Ing. P. Böhlke
