Umformen von partiell mit Laserstrahlung behandeltem Halbzeug

In der Massivumformung ist die Bearbeitung von Werkstücken bei erhöhter Temperatur gängige Praxis. Das Umformvermögen von Werkstoffen wird durch deren Erwärmung verbessert. Bei der Blechumformung hingegen spielte die Warmumformung bisher in der Regel keine so große Rolle. In den letzten Jahren haben aber gestiegene Erwartungen an Produkte und deren Design zur Entwicklung einer Reihe neuer hochfester, schwer umformbarer Werkstoffe geführt. In den meisten Fällen soll durch den Einsatz dieser Werkstoffgüten ein geringeres Gewicht des Werkstücks bei gleichzeitig höherer Bauteilfestigkeit erzielt werden. Im kalten Zustand können diese neuen „hochfesten Werkstoffe“ allerdings nur sehr schlecht umgeformt werden. Daher hat auch in der Gruppe der Blechumformverfahren die Warm- und Halbwarmumformung Einzug gehalten. Laser und Laseranwendungen nehmen in der modernen Fertigungstechnik eine zentrale Rolle ein. Mit Hilfe von Laserquellen können Werkstoffe gehärtet, gefügt und getrennt werden. Eine herausragende Eigenschaft des Lasers ist, dass die Prozessenergie kontaktlos in das Bauteil übertragen werden kann. Durch die hohe Intensität, die im Brennpunkt eines modernen Hochleistungslasers erreicht werden kann, können sehr hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten erzielt werden. In den letzten Jahren ist zunehmend festzustellen, dass zu den „klassischen Laserverfahren“ eine Reihe neuer „hybrider Fertigungsverfahren“ hinzugekommen sind. So wird beispielsweise der Laserschweißprozess mit anderen Schweißverfahren kombiniert, um die positiven Eigenschaften der unterschiedlichen Prozesse optimal miteinander zu verbinden. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Verfahrenskombinationen von Laserstrahlung und Umformtechnik vorgestellt, die zu einem verbesserten Umformverhalten führen. Die lokal begrenzte Erwärmung von Bauteilen mit dem Laserstrahl wird dazu genutzt, die Umformeigenschaften des Werkstoffs nur in diesen Bereichen zu ändern. Je nach untersuchtem Verfahren und Werkstoff kann die Umformung bei erhöhter Bauteiltemperatur oder nach einer Wärmebehandlung im kalten Zustand stattfinden, wobei die Energie für die Formgebung durch eine Umformmaschine aufgebracht wird. Durch die mit Hilfe der Laserstrahlung lokal geänderten Werkstoffeigenschaften kann der Umformprozess beeinflusst werden. So kann bestimmt werden, aus welchem Werkstückbereich das Material in die Umformzone fließt.