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EFB-Forschungsbericht Nr. 379

Innovative Blechverbundwerkstoffe mit textiler Einlage für den Karosseriebau

efb379

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald, Dr.-Ing. Stefan Wagner, Dipl.-Ing. Christian Bolay, Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart - Prof. Dr.-Ing. Heinrich Planck, Dr.-Ing. Götz Gresser, Dr.-Ing. Thomas Stegmeier, Dipl.-Ing. Achim Vohrer MSc., Deutsches Institut für Textil- und Faserforschung, Denkendorf

116 Seiten (sw, 85 teils farbige Abb., 11 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-422-3

Preis (Digital) EUR 56,47

Preis (Print) EUR 70,65

Zusammenfassung

Im Projekt wurde ein Blechverbund mit textiler Einlage entwickelt. Neben dem hohen Leichtbaueffekt (29% Gewichtseinsparung gegenüber herkömmlichem Blech) und der sehr guten Umformbarkeit verfügt der Verbund über schalldämpfende Wirkung. Der Blechverbund kann in herkömmlichen Werkzeugen umgeformt werden. Die textile Zwischenschicht verhindert dabei, dass sich die Deckbleche voneinander lösen (Delamination).

Weitere technische Größen bzgl. Steifigkeit und Umformtechnologie wurden erfasst. Die zugehörige Versuchstechnologie wurde weiterentwickelt. Der Verbund ist somit für Großserien im Karosseriebau geeignet. Die Herstellung des Verbunds ist ebenfalls serienreif entwickelt. Die Anwendungsmöglichkeiten liegen primär in der Großserie des Karosseriebaus, weitere Anwendungen im allgemeinen Maschinenbau und dem Transportwesen (generell für bewegte Massen) sind in Planung.
Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.

Das IGF-Vorhaben „Innovative Blechverbundwerkstoffe mit textiler Einlage für den Karosseriebau“ wurde unter der Fördernummer AiF 16332N von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 379 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Summary

A sheet metal composite was developed with a textile filler in this project. Besides the high lightweight effect (29% weight saving compared to conventional sheet metal) and very good formability, the composite shows sound-absorbing properties. The composite can be formed with conventional forming tools. The textile intermediate layer prevents the cover sheets from scale off (delamination). Other technical variables in regard to stiffness and forming properties were acquired.

The corresponding experimental technology has been developed. The composite is thus suitable for large-scale production in car body making. The composite is also developed for series production. The applications are primarily the mass of the car body, further applications in mechanical engineering and transportation (in general for moved masses) are planned.
The goal of this project was achieved.

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung
Abbildungsverzeichnis
Anlagen
Tabellen
1     Stand der Technik
2     Forschungsziel
3     Lösungsweg
4     Herstellung des Verbundes, Werkstoffauslegung und Kennwertermittlung (ITV)
4.1     Herstellung der Verbundwerkstoffe und Analyse für den Serieneinsatz
4.1.1     Herstellung versickter Verbundwerkstoffe
4.1.2     Herstellung unversickter Verbundwerkstoffe
4.2     Voruntersuchungen für das Tiefziehen
4.3     Auslegung von drei Varianten
4.4     Kennwertermittlung
4.4.1     3-Punkt-Biegeversuch
4.4.2     Scherzug
4.4.3     Zugversuch der Zwischenschicht
4.4.4     Biegeschwingversuch
4.4.5     Schälzugversuch
4.4.6     Dauerscherschwingversuch
4.4.7     Dynamisch-Mechanische-Analyse
4.4.8     Akustische Untersuchungen
4.4.9     Korrosion und Alterung
4.4.10     Zusammenfassung der Versuche am ITV
4.5     Kostenanalyse
5     Entwicklung von FEM - Berechnungen auf Basis phänomenologischer Erkenntnisse für eine einfache Bauteilberechnung (ITV)
6     Ermittlung der Umformeigenschaften (IFU)
6.1     Untersuchung der Biegeumformung
6.2     Aufnahme der Grenzformänderungskurve
6.3     Untersuchung des Tiefziehens
6.4     Umformung der Demonstratorgeometrien
6.5     Untersuchung der Delamination
6.5.1     Streifentiefziehversuch mit Zug-Druckbelastung
6.5.2     Entwicklung einer mehrachsigen Delaminationsprüfung
6.6     Stanz- bzw. Scherschneiduntersuchungen
6.7     Einseitige Versteifung
7     Entwicklung eines Modells für die Umformsimulation (IFU)
7.1     Simulative Voruntersuchung an Schichtverbunden mit dünnen Klebstoffzwischenschichten
7.1.1     Aufbau des dreischichtigen Modells und Auswahl der Zwischenschichtmodelle
7.1.2     Validierung der Simulation des Scherzugversuchs
7.1.3     Validierung von Tiefziehsimulationen
7.2     Simulative Untersuchung an Schichtverbunden mit textilen Zwischenschichten
7.2.1     Validierung der Simulation des Scherzugversuchs
7.2.2     Validierung von Tiefziehsimulationen
7.2.3     Fazit der Umformsimulation
8     Konstruktions- und Gestaltungsrichtlinien
9     Ergebnisse und Ausblick
10     Darstellung des wissenschaftlich-technischen und wirtschaftlichen Nutzen der Ergebnisse für KMU
11     Literatur
12     Anlagen