Mithilfe der Produktionstechnologie von AP&T zum Warmumformen von Aluminiumblechen können Karosseriekomponenten, die traditionell aus mehreren gefügten Teilen bestehen, in einem einzigen Umformschritt hergestellt werden. Diese Technologie ermöglicht „net shape forming“ und verkürzt so die Produktionszeit und senkt die Kosten von Automobilherstellern. Um die Möglichkeiten der Technik aufzuzeigen, führte AP&T ein Entwicklungsprojekt durch, in dem ein Umformwerkzeug für die Warmumformung eines möglichst komplexen Bauteils entwickelt und gebaut wurde.
Das Ergebnis dieses Projekts sei ein konkretes Beispiel dafür, was AP&T der Automobilindustrie bieten könne, wenn es um den Bau leichter und sicherer Automobile gehe. Bei der Entwicklung von Fahrzeugen mit Verbrennermotor hängt der CO2-Ausstoß direkt mit dem Fahrzeuggewicht zusammen. Bei modernen Elektrofahrzeugen erfordern beispielsweise die hohen Batteriegewichte Maßnahmen zum Leichtbau.
„Ziel war es, einen Türrahmen aus einem einzigen warmumgeformtem Aluminiumblech vom Typ AA6xxx und AA7xxx herzustellen – eine anspruchsvolle Aufgabe, sowohl aus technischer als auch qualitativer Sicht“, erklärt Dr. Michael Machhammer, AP&T Manager Development Processes & Tooling.
Eine konventionell gefertigte Türrahmenkomponente in herkömmlichem Design besteht normalerweise aus mehreren einzeln geformten Teilen, die zusammengefügt werden. Die Aufgabe der Entwicklungsingenieure von AP&T im schwedischen Ulricehamn bestand darin, ein Vorführbauteil zu konstruieren und zu fertigen, das einen hohen Grad an Komplexität aufweist, wie dies bei endkonturgeformten Türrahmen und Türinnenkomponenten Voraussetzung ist.
Mit FEM-Simulation komplizierte Umformungen ermittelt
Zur Bestimmung der Bauteilgeometrie wurde mit FEM-Blechumformungssimulation in mehreren Designschleifen gearbeitet, um die komplexeste Form zu finden. Die für die Simulation erforderlichen Eingabeparameter, wie temperaturabhängige Materialeigenschaften, der Wärmeübergang zwischen Werkzeug und Blech sowie das tribologische Verhalten während des Umformvorgangs wurden vorab in mehreren Entwicklungsprojekten bestimmt. Anschließend wurde das Werkzeug gefertigt und in der Testlinie von AP&T für Warmumformversuche mit hochfesten Aluminiumlegierungen eingesetzt.
„Das Entwicklungsprojekt wurde innerhalb eines strikten Zeit- und Budgetrahmens erfolgreich durchgeführt. Abgesehen davon, dass die verbesserte Formbarkeit beim Einsatz von Warmumformungsprozessen zur Herstellung von hochfesten Aluminiumteilen mit komplexer Geometrie nachgewiesen wurde, werden die hierbei gewonnenen Erkenntnisse bei aktuellen und zukünftigen Kundenprojekten von großem Wert sein“, so Machhammer.