Die Einstellung lokaler Werkstoffeigenschaften kommt im herkömmlichen Presshärteprozess aufgrund der Ofenerwärmung an ihre Grenzen. Ein Kooperationsprojekt der Neue Materialien Bayreuth GmbH hat untersucht, wie Bauteile mit maßgeschneiderten Eigenschaften effizient hergestellt werden können.
Pressgehärtetes U-Profil mit gradierten Werkstoffeigenschaften
Warmumformlinien zum Presshärten setzen für die Erwärmung der Platinen Durchlauföfen ein. Diese müssen aufgrund der prozessbedingt langen Aufheizzeit entsprechend groß dimensioniert werden, was hohe Zykluszeiten und einen hohen Flächenbedarf zur Folge hat. Weiterhin stellt bei der Ofenerwärmung die Einstellung maßgeschneiderter Temperaturzyklen zur Herstellung hochwertiger Strukturbauteile mit gradierten Werkstoffeigenschaften eine große Herausforderung dar.
Eine neuentwickelte Verfahrensvariante für die Platinenerwärmung, die auf dem Prinzip der Kontakterwärmung basiert, eröffnet eine Alternative, um die genannten Nachteile der Ofenerwärmung zu überwinden. Sie ermöglicht es, in den Platinen gezielt lokale Werkstoffeigenschaften individuell und reproduzierbar einzustellen – und dies mit kurzen Prozesszeiten und geringer Anlagenfläche.
Für diese Verfahrensvariante wurde im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der Neue Materialien Bayreuth GmbH und der Preccon Robotics GmbH eine Weiterentwicklung untersucht, die auf einer neuartigen, kaskadierten Wärmebehandlung mit holistischem Sensorkonzept und einer intelligenten Prozesssteuerung basiert. Ziel war es, die entsprechenden Kontaktwärmebehandlungsmodule und die benötigte anspruchsvolle Steuerung zu entwickeln sowie am Ende eine Prototypanlage für den innovativen Presshärteprozess aufzubauen.
Die neuentwickelte Prototypanlage ermöglicht die Herstellung von Strukturbauteilen mit reproduzierbar einstellbaren lokalen Werkstoffeigenschaften mit kurzen Prozesszeiten. So konnten innerhalb eines Bauteils Festigkeiten zwischen 800 MPa und 1500 MPa erreicht werden. Durch den parallelen Einsatz mehrerer Wärmebehandlungsmodule kann ein hoher Materialdurchsatz erreicht werden. Im Vergleich zum konventionellen Verfahren reduzieren sich die Prozesszeiten um 50 %.
Die Intelligenz des Verfahrens ergibt sich durch die ganzheitliche Prozessüberwachung, insbesondere der Variabilität der Temperaturführung, und die damit verbundene selbstregelnde Prozesssteuerung. Hierzu werden alle Temperaturdaten durch verschiedene Sensoren in einer Datenbank aufgenommen, ausgewertet und die Folgeprozesse automatisch nachgeregelt.
Das Projekt „INKAPP – Entwicklung eines neuartigen intelligenten kaskadierten Presshärteprozesses, verbunden mit einem holistischen Sensorkonzept zur vollautomatischen und reproduzierbaren Einstellung lokaler maßgeschneiderter Werkstoffeigenschaften“ (Förderkennzeichen ZF4064610FH7) wurde vom Bundeswirtschaftsministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.
Ansprechpartner
Neue Materialien Bayreuth GmbH
M. Sc. Andreas Bondar | E-Mail andreas.bondar@nmbgmbh.de
