Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »EcoHardSteel«
Produkte der blechbearbeitenden Industrie bedienen ein weites Anwendungsspektrum – vor allem in der Automobil-, Konsumgüter- und Elektroindustrie. Stark belastete und sicherheitsrelevante Bauteile wie Sitzkomponenten von Kraftfahrzeugen, werden im Anschluss an den Stanz-Biege-Prozess einem separaten Härteverfahren unterzogen, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Das Härten findet hauptsächlich in Ofenprozessen statt und ist sehr energie- und kostenintensiv. Die ambitionierten Ziele der Emissionsreduktion in der Bundesrepublik Deutschland und der starke internationale Wettbewerb blechbearbeitender KMU fordern daher neue produktionstechnische Ansätze zur Herstellung gehärteter Blechbauteile.
Das Ziel der Partner im Projekt »EcoHardSteel« war es, einen energieeffizienten Bearbeitungsprozess zur Herstellung von Bauteilen mit lokal an die Belastung angepassten mechanischen Eigenschaften zu entwickeln. Im Gegensatz zur konventionellen Prozesskette wurde das bislang separate Ofenhärten durch ein lokales Laserhärten im Folgeverbundprozess ersetzt. Dafür wurde das Blech an einer Stufe im Folgeverbundwerkzeug durch hochenergetische Laserstrahlung lokal erwärmt und dadurch gehärtet. Die Hubzahlen des Stanz-Biege-Prozesses sollen durch die zusätzliche Erwärmungsstufe nicht verringert werden. Vorbetrachtungen in der Automobilzulieferindustrie hatten gezeigt, dass durch werkzeugintegriertes Laserhärten bei der Herstellung von 165.000 Bauteilen insgesamt 109.326 kWh Energie eingespart werden können.
Die Entwicklung basierte auf der Technologie der laserunterstützten Blechbearbeitung des Fraunhofer IPT. Eine System- und Prozesstechnik zum werkzeugintegrierten Laserhärten ist derzeit nicht kommerziell verfügbar und soll erstmalig im Projekt »EcoHardSteel« entwickelt und unter industriellen Produktionsbedingungen validiert werden.
Im Projekt konzentrierten sich die Partner auf vier Entwicklungsschwerpunkte:
- Modulare Folgeverbundwerkzeug-Technologie zur Integration des lokalen Laserhärtens
- 3-Achs-Strahlablenkeinheit für hohe Laserleistungen und eine flexible Blecherwärmung
- Hochdynamischer und energieeffizienter Blechvorschub für maximale Erwärmungszeiten
- Prozess-Know-how zum werkstoff- und bauteilabhängigen Laserhärten
Projektpartner
- Lochanstalt Aherhammer Stahlschmidt & Flender GmbH (www.aherhammer.de)
- RAYLASE AG (www.raylase.de)
- tecodrive GmbH (www.tecodrive.com)
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
- Johnson Controls GmbH (assoziiert) (www.johnsoncontrols.com)
Projektträger
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
Projektträger | Umwelt, Kultur, Nachhaltigkeit
Heinrich-Konen-Str. 1
53227 Bonn
Förderprogramm
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept »KMU-Innovativ Ressourceneffizienz und Klimaschutz« gefördert und vom Projektträger DLR betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.