Kryogene Blechumformung macht Aluminium gefügig

Ein innovatives Verfahren der Blechumformung von Aluminium, das am LKR entwickelt wurde, eröffnet neue Einsatzgebiete für den Automobil-Leichtbau.

Stand der Technik ist es, Aluminium bei erhöhten Temperaturen zu verformen. Bei hohen Temperaturen ist der Werkstoff weich, das heißt, bei der Umformung sind hohe Dehnungen möglich. Jedoch ist die übertragbare Kraft geringer, was lokal zu Rissen im umgeformten Bauteil führt. Beim Erhitzen wird nämlich die Mikrostruktur verändert, sodass zusätzliche Wärmebehandlungsprozesse notwendig sind, um wieder den Ausgangszustand zu erreichen.

Das LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen hat sich dagegen in einem Forschungsprojekt der Umformung von Aluminiumblechen bei extrem tiefen Temperaturen gewidmet. Die Idee basiert auf einer interessanten Eigenschaft von Aluminium: Auch bei tiefen Temperaturen verbessert sich die Umformbarkeit des Metalls, ohne dass sich die Mikrostruktur verändert. Dabei gilt: je kälter, umso bessere mechanische Eigenschaften. Im KryoAlu-Projekt – „kryo“ ist griechisch und bedeutet „kalt“ – wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem Aluminiumbleche in flüssigem Stickstoff (minus 196 °C) vorgekühlt, von einem Roboter in die auf bis zu minus 180 °C gekühlte Umformwerkzeuge eingelegt und nach dem Tiefziehen wieder entnommen werden.

Mit diesem innovativen Verfahren können künftig wesentlich komplizierter geformte Teile aus einem Blechstück hergestellt werden. So können mehrere Einzelteile einer Autotür zusammengefasst und aus einem Teil gefertigt werden. Dadurch werden Fügestellen eingespart, außerdem ist eine hohe Oberflächengüte erzielbar. Diese Vorteile können je nach konkretem Einsatzgebiet die erhöhten Kosten durch die Kühlung wettmachen.

In den abgeschlossenen KryoAlu-Projekten konnte die semi-industrielle Kleinserientauglichkeit der kryogenen Blechumformung nachgewiesen werden. Aktuelle Herausforderungen bei der Umsetzung in die Serie betreffen vorrangig die effiziente Vorkühlung der Platinen mit hohem Durchsatz und serientaugliche Einhausung der Umformwerkzeuge zur Vermeidung von Eisbildung an der Werkzeugoberfläche.