Leichtbau ist eine effektive Methode, um Verbrauchs- und CO2-Einsparungen in der Automobilindustrie zu erzielen. Dabei werden gleichzeitig immer höhere Ansprüche an die Crashsicherheit gestellt. Hochfeste Stähle erfüllen beide Anforderungen. Diese sind allerdings schwieriger umzuformen als Tiefziehstähle, da die größere Festigkeit mit einer schlechteren Umformbarkeit einhergeht. Daher wurde im Rahmen des BMBF-Projektes »LOKWAB« (Förderkennzeichen: 02PU2020) die lokale Wärmebehandlung mit Laserstrahlung untersucht, die die Kaltumformbarkeit hochfester Stähle mit bis zu 1200 MPa Zugfestigkeit signifikant verbessern soll. Das Ziel ist, durch die Wärmebehandlung das Material lokal zu entfestigen und damit den Materialfluss bei der Umformung zu verbessern.

Vorgehensweise

Bereiche von Formplatinen werden vor der späteren Kaltumformung mit Laserstrahlung lokal wärmebehandelt. Durch den Einsatz eines fasergekoppelten 10-kW-Hochleistungsdiodenlasers und einer Optik mit rechteckiger, homogener Leistungsdichteverteilung von bis zu 90 mm Breite wird eine gleichmäßige und schnelle Wärmebehandlung erzielt. Die lokal entfestigten Platinen werden in einem nächsten Schritt zu B-Säulen umgeformt.

Ergebnis

Die wärmebehandelten Bereiche weisen eine um den Faktor 5 erhöhte Fließfähigkeit des Materials auf, sodass kritische Bereiche riss- und einschnürungsfrei umgeformt werden können. Durch die lokal angepassten mechanischen Eigenschaften der Platinen können B-Säulen aus ca. 50 Prozent festeren Stählen als bisher umgeformt werden. Durch mehrere Schleifen aus Simulation, Wärmebehandlung und Umformung konnte die für eine sichere Umformung benötigte Entfestigungszone verkleinert werden, die Bearbeitungszeit wurde dabei von über 2 Minuten auf 42 Sekunden reduziert.

Anwendungsfelder

Hauptanwendungsfeld ist die Automobilindustrie. Das Verfahren ermöglicht es, das Bauteilspektrum für hochfeste Stähle zu erweitern. Vorhandene Umformlinien können weiterhin genutzt werden. Durch eine weitere Erhöhung der Laserleistung und Minimierung der Entfestigungszonen soll die Bearbeitungsdauer in der Zukunft weiter reduziert werden.