Herstellung von belastungsangepassten Rohren mit unterschiedlichen Querschnitten und Wanddicken

Aufgrund der steigenden Anforderungen bei Gewichtseinsparungen werden belastungsangepasste Profile, die durch unterschiedliche Querschnitte und Wanddicke gekennzeichnet sind, immer wichtiger für den innovativen Leichtbau. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine neuartige Prozesskette aus Streck- und O-Gesenk-Biegeverfahren zur Herstellung von belastungsangepassten Rohrprofilen entwickelt werden. Das Ziel ist es, die prinzipielle Machbarkeit dieser Verfahrenskombination und die Validierung des mehrstufigen Simulationsprozesses aufzuzeigen. In dieser Arbeit sollen zunächst in den ersten Schritten systematisch elementare Kenntnisse über den grundlegenden Prozessablauf dieser neuartigen Verfahrenskette anhand der Herstellung eines Rohres mit konstantem Durchmesser erarbeitet werden. Hierbei werden Experimente zur Überprüfung der realen Prozessbedingungen und zur Ermittlung der maßgeblichen Einflussgrößen mit zuvor durchgeführten FEM-Simulationen verglichen und bewertet. Im Weiteren sollen die gewonnenen Erkenntnisse auf die Umformung eines Prototyprohrs übertragen und ergänzt werden. Das zu erzeugende Prototyprohr ist dabei ein belastungsangepasstes Rohr mit unterschiedlichen Querschnitten und Wanddicken. Hierbei werden als Vormaterial flexibel gewalzte Bleche eingesetzt, also Platinen mit unterschiedlichem Wanddickenprofil in Walzrichtung. Dadurch kann nicht nur ein belastungsangepasstes Rohr mit unterschiedlichem Querschnitt, sondern auch zusätzlich mit variierenden Wanddicken erzielt wird. Es kann gezeigt werden, dass die Prototypenrohrherstellung problemlos erfolgt. Daher kann die Auslegung des Streckbiegen und O-Gesenkbiegen-Verfahrens über die FEM-Prozesssimulation erfolgreich bestätigt werden. Mit dem validierten Simulationsmodell lassen sich zukünftig komplexere belastungsangepasste Rohrprofile berechnen, die in Querschnitt und Blechdickenverlauf auf die spezifischen Bauteilbelastungen in einer Karosserie ausgelegt werden, die somit zum ressourcenschonenden und kosteneffizienten Leichtbau beitragen können.