Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Konventionelle Verfahren zur Blechbearbeitung wie das Scherschneiden oder Umformen stoßen bei Hochleistungswerkstoffen häufig an ihre Grenzen. So sind einwandfreie Schnittkanten bei hochfesten Blechen aus Stahl, Titan oder Aluminium in Transfer- und Folgeverbundwerkzeugen nur schwer zu erreichen. Neue Fertigungstechnologien sind daher gefordert, um den steigenden Produktions- und Qualitätsanforderungen gerecht zu werden. Durch lokales Härten oder Erwärmen lassen sich Funktionsintegrationen, beispielsweise hohe lokale Festigkeit oder umgeformte Strukturen im Bauteil, realisieren.
Effiziente Blechbearbeitung im Folgeverbundwerkzeug
Das Fraunhofer IPT entwickelte Technologien zur lokalen, thermisch unterstützten Blechbearbeitung (Tailored Heat) in den Fertigungsprozess. Integriert in Transfer- oder Folgeverbundwerkzeuge lassen sich damit hochfeste Bleche vor der Bearbeitung kurzzeitig lokal erwärmen. So können die Werkstoffe in kritischen Bauteilbereichen deutlich besser umgeformt oder geschnitten werden. Konventionelle Maschinen- und Werkzeugtechnologien erzielen mit der thermischen Unterstützung höhere Schnittqualitäten und Umformgrade, herkömmliche Prozessgrenzen können erweitert werden.
Bisherige Forschungsergebnisse zum Scherschneiden zeigen, dass mit der lokalen Erwärmung Glattschnittanteile bis zu 100 Prozent erreicht werden können. Dabei liegen die Schneidkräfte bis zu 70 Prozent unter dem konventionellen kalten Prozess. Bei der Umformung durch Kragenziehen ist eine Verdopplung der Aufweitverhältnisse möglich. Auch beim Biegen, Prägen und Tiefziehen bietet die lokale Lasererwärmung Vorteile: Mit einem hochfesten Federstahl wurden kleinste Biegeradien sowie große Zieh- und Prägetiefen erzielt. Mit geeigneter Temperaturführung für den jeweiligen Werkstoff können auch lokal gehärtete Blechbauteile im Folgeverbundwerkzeug hergestellt werden.
Individuelle Lösungen für die Blechbearbeitung
Das Fraunhofer IPT entwickelt serientaugliche Erwärmungsprozesse für Ihre individuellen Blechbauteile und -werkstoffe. Neben grundlegendem Know-how in der Lasersystemtechnik, Blechbearbeitung und Werkstofftechnik stehen moderne Erwärmungssysteme und Pressentechnik für Machbarkeitstests bis hin zur Nullserienproduktion nach aktuellem Industriestandard zur Verfügung. Metallografische Werkstoffanalysen ergänzen das Leistungsangebot.
Blechkomponenten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure
Ein Anwendungsfall für die Blechbearbeitung ist die Fertigung von Komponenten für Brennstoffzellen und Wasserelektrolyse. Hier kommen blechbasierte Bipolarplatten sowie Streckmetallstrukturen zum Einsatz. Diese werden vor allem in der Elektrolyse in Verbindung mit flachen Bipolarplatten eingesetzt, wodurch sich deutliche Kostenvorteile gegenüber konventionellen porösen Transportschichten erzielen lassen. Das Fraunhofer IPT arbeitet an der effizienten und funktionsgerechten Fertigung der Strukturen. Das flächige Fügen der Streckmetalle wird über ein Mittelfrequenz-Widerstandspressschweißen realisiert.
