Sheet hydroforming of friction stir welded hybrids composed of steel and aluminium

• Applicant: Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein
• Subject Area: Production Automation and Assembly Technology
• Term: from 2003 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5470189

Zwei Entwicklungsrichtungen der Verkehrsindustrie gewinnen in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Einerseits wachsen die Anforderungen an die Sicherheit der Insassen und andererseits werden ein geringerer Kraftstoff-Verbrauch und bessere Umweltverträglichkeit der Fahrzeuge trotz stetig steigender Fahrleistung, Komfort und Transportvolumen angestrebt. Die Fahrzeugsicherheit lässt sich durch geeignete aktive Systeme (ABS, ESP, Airbag usw.), passive Crash-Elemente sowie durch eine hochsteife Fahrgastzelle erhöhen. Hierdurch steigt jedoch andererseits das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, so dass zur Gewährleistung der Fahrleistungen immer stärkere und dadurch wenig sparsame Motorisierungen eingesetzt werden müssen, die ihrerseits eine Anpassung von Struktur und Fahrwerk bedingen und damit das Fahrzeuggewicht noch weiter steigern. Um diese Spirale der Gewichtszunahme umzukehren, bietet sich einerseits der Einsatz von innovativen Leichtbauwerkstoffen (höherfeste Stähle, Aluminium- und Magnesiumlegierungen) an, aus denen Bauteile mit hoher Festigkeit bei geringem Gewicht gefertigt werden können. Andererseits steigern innovative Umformprozesse wie das InnenhochdruckUmformen von Blechen und Blechpaaren die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe durch Kaltverfestigung zusätzlich und ermöglichen die Ausbildung komplexen Formen und Geometrien in nur einem Werkzeug. Ferner führt der gezielte lokale Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe in der Tailored-Blank-Technologie zu einer optimalen Verteilung der Festigkeitseigenschaften im Bauteil. Eine Kombination der drei obengenannten Lösungen führt zum Innenhochdruck-Umformen von Tailored Hybrid Blanks aus Stahl und Aluminiumlegierungen, die aus technologischen Gründen nur mit Hochleistungsfügetechniken herstellbar sind. Die grundlegenden Untersuchungen der Einflussparameter des Reibrührschweißverfahrens, der Qualität der erreichbaren Verbindungen und der prozessspezifischen Lösungen für das Innenhochdruck-Umformen bilden den Ansatz für das beantragte Vorhaben.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 505: High Performance Joining for Tailored Hybrids
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Manfred Geiger