Leichtbau kann zu deutlichen Einsparungen im Betrieb von Maschinen und Fahrzeugen führen. Ein Weg Bauteile leichter zu machen ist die Materialkombination unterschiedlicher Werkstoffe (Metalle, Kunststoffe, Faserverbundwerkstoffe). Diese Kombination bietet außerdem die Möglichkeit weitere Eigenschaften (elektrische, thermische oder akustische) einzustellen. Hybride Bauteile dieser Art können unter anderem durch presstechnische Herstellungsverfahren effizient und in großen Stückzahlen hergestellt werden.
Bei der Herstellung der Bauteile kommt es jedoch unvermeidlich zu einer Kombination der jeweiligen Herstellungsanforderungen der kombinierten Materialien. Ein Weg diesen Anforderungen zu begegnen ist der Einsatz einer freikinematischen Umformung (Umformbewegung mit 6 Freiheiten). In diesem Forschungsprojekt wird eine Taumelpresse auf Basis einer Stewart-Plattform eingesetzt, um die lokale Druckeinleitung während des Pressens zu beeinflussen. Durch diese Beeinflussung können Fließfront und Lage einzelner Materialpartner manipuliert, Hinterschnitte ausgeformt oder Lufteinschlüsse vermieden werden.
Das freikinematische Umformen ist ein neuartiges Herstellungsverfahren. Die Umformbahn und die Werkzeuggeometrie können in der Prozessplanung variable festgelegt werden. Ein Vorgehen oder eine Methode für diese Herstellungsverfahren ist nicht bekannt. Somit stellen sich zwei Fragestellungen für den Einsatz des Verfahrens:
Das Forschungsprojekt „Herstellung von Hybridverbunden mit metallischen Verstärkungsstrukturen durch freikinematisches Umformen“ zielt auf den Erkenntnisgewinn über das presstechnische Herstellen von hybriden Faser-Matrix-Metall-Verbund durch freikinematische Umformbewegungen ab. Aus den Ergebnissen soll ein methodisches Vorgehen zum Auslegen von Werkzeuggeometrie und Bahnplanung abgeleitet werden.
Das Projekt sieht eine Kopplung einer Stofffluss-Simulation (IFUM) mit einem Kinematik-Modell (IWF) vor, um mit Hilfe dieser numerischen Prozessabbildung die möglichen Bewegungen und die Werkzeuggeometrien einzuschränken. Vorteilhafte Kombinationen sollen identifiziert und bemessen werden, um die Werkzeugentwicklung durch die Simulationsergebnisse zu unterstützen.
Das Forschungsprojekt findet in Kooperation mit dem IFUM (LU Hannover) statt und ist in zwei Phasen geteilt. Die erste Phase ist der Machbarkeitsuntersuchung an ebenen Proben gewidmet, nach erfolgreichem Abschluss soll in einer zweiten Phase eine Übertragung auf 3D-Demonstratorbauteile erfolgen.