TU BRAUNSCHWEIG
 

ProVor – Funktionsintegrierte Prozesstechnologie zur Vorkonfektionierung von FVK-Metall-Hybriden

ProVor

Ausgangssituation und Problemstellung

In der Großserienproduktion von Bauteilen der Fahrzeugkarosserie kommen heutzutage hauptsächlich metallische Werkstoffe wie hochfeste Stähle und Aluminiumlegierungen zum Einsatz, die mittels blechumformender Verfahren verarbeitet werden. Der Einsatz von faserverstärkten Materialien ist aufgrund der hohen Kosten für Werkstoff und Fertigung noch stark eingeschränkt und findet lediglich im Hochpreissegment und im Motorsport Anwendung. Um die Kosten zu senken, wird verstärkt versucht beanspruchungsangepasste Fahrzeugkomponenten aus einem Multi-Material-Mix herzustellen.

Aktuell werden diese Komponenten separat hergestellt und erst während der Montage mittels Kleben oder mechanischer Verfahren gefügt. Neben den Kosten für die Bauteile verursacht dies zusätzliche Fertigungskosten. Zudem werden die meist nicht lastpfadangepasst hergestellten FVK-Bauteile an ihren Fügestellen in ihrer Gesamtkonstruktion geschwächt und widersprechen aufgrund geringerer Werkstoffausnutzung dem Leichtbauansatz.

Aus diesen Gründen wird in diesem Projekt ein großes Potential im Einsatz von thermoplastischen Halbzeugen gesehen, die in einem Vorkonfektionierungsschritt mit metallischen Halbzeugen zu hybriden Vorformen für einen nachfolgenden Pressprozess weiterverarbeitet werden. Durch den Hybridansatz kann einerseits auf recht einfache Weise eine lastoptimierte Faserlage gewährleistet werden, andererseits ist eine Einbringung metallischer Einleger möglich. Letztere ermöglichen die Anbindung des Bauteils an das Gesamtfahrzeug mittels herkömmlicher Fügeverfahren, an denen die Krafteinleitung auch unter hoher Werkstoffausnutzung erfolgen kann.


Projektziele und -inhalte

Projektaufbau

1. Erforschung einer flexiblen Prozesstechnologie:

Varianten von ähnlichen Teilen sollen auf der gleichen Produktionslinie mit großen Stückzahlen (≥ 50.000 Stück/a à Taktzeit 2 min) automatisiert gefertigt werden. Eine effektive Vorkonfektionierung durch die ProVor-Technologie erlaubt die Produktion mit diesen hohen Taktzeiten.

2. Fertigungs- und beanspruchungsgerechte Vorkonfektionierung:

Die fertigungs- und beanspruchungsgerechte Auslegung der Bauteile auf den Anwendungsfall hat zur Folge, dass das richtige Material an der richtigen Stelle im Vorpressling eingebracht werden muss. Der Vorformling wird daher aus unterschiedlichen Materialsystemen zu einem Stück zusammengesetzt. Die automatisierte und gezielte Platzierung und Vorfixierung der Materialzuschnitte ist ein Teilziel in diesem Projekt.

3.Prozessintegriertes Fügen der Teilstrukturen:

Die strukturelle Integrität und die Werkstoffausnutzung in der Komponente und damit der Leichtbaugrad werden maßgeblich durch die Kraftübertragung zwischen den verschiedenen Werkstoffen bestimmt. Hier müssen durch Stoff- und Formschluss Technologien erarbeitet werden, die einfach in den Halbzeugherstellungsprozess integrierbar sind und die bei der finalen Bauteilherstellung die Erreichung der erforderlichen Bauteileigenschaften in einem robusten Prozess garantieren.

4. Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Produktionstechnologien:

Eine Reduzierung der Kosten, eine Zeitersparnis (durch kurze Rüstzeiten und Parallelisierung von bisher seriellen Prozessen) und eine Steigerung der Energieeffizienz sind angestrebte Arbeitsziele. Diese Ziele werden vor allem durch die Integration von prozesstechnisch wichtigen Funktionen in die Handhabungstechnik erreicht. 

5. Herstellung eines großflächigen Multi-Material-Rohlings:

Die erfolgreiche Vorkonfektionierung der Pressrohlinge für den Umformvorgang wird durch den Aufbau eines Demonstrators gezeigt und messbar gemacht werden.


Ansprechpartner

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Löchte

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Raphael Schnurr


Projektpartner

Wissenschaft Industrie
Partner Wissenschaft Partner Industrie

Projektrahmen

Dieses Projekt wird als Initialprojekt in der einjährigen Vorphase des  ForschungsCampus "Open Hybrid LabFactory" bearbeitet.

BMBF


Publikationen

Ansprechpartner

Christian Löchte
Christian Löchte
Dipl.-Wirtsch.-Ing.

+49 531 391 - 7628

c.loechte@tu-bs.de

Ansprechpartner

Raphael Schnurr
Raphael Schnurr
Dipl.-Wirtsch.-Ing.

+49 531 391 - 7697

r.schnurr@tu-bs.de


  aktualisiert am 31.03.2014
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