Das Verfahren der inkrementellen Blechumformung (IBU) bietet die Möglichkeit, Bauteile in kleinen Losgrößen anforderungsgerecht und wirtschaftlich zu fertigen. Die Bauteileigenschaften und das damit verbundene Einsatzverhalten werden maßgeblich durch den im Bauteil vorherrschenden Eigenspannungszustand bestimmt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung des Einsatzverhaltens inkrementell umgeformter Bauteile durch die gezielte Einstellung des Eigenspannungszustands. Die Eigenspannungen sollen durch die Prozessführung der inkrementellen Blechumformung lokal definiert in das Werkstück eingebracht werden.

Ergebnisse der 1. und 2. Projektphase

Im Rahmen der ersten und zweiten Förderperiode wurde gezeigt, dass die Prozessparameter der IBU, die Umformmechanismen, die Eigenspannungsausbildung und die Produkteigenschaften in einem direkten Zusammenhang stehen. Die Prozessparameter beeinflussen unmittelbar die auftretenden Umformmechanismen Biegung, Scherung und den Membrananteil. Eine höhere Anzahl an Zustellinkrementen forciert z. B. die Scherung im Werkzeugeingriff. Der vorherrschende Umformmechanismus bewirkt hierbei eine Änderung von Höhe und Vorzeichen der sich ausbildenden Eigenspannungen sowie die resultierende Blechstärke.
Zudem ist eine zunehmende Verfestigung des Werkstoffs zu beobachten. Ein Nachweis der erzielbaren Eigenschaftsverbesserung umformtechnisch hergestellter Bauteile durch die gezielte Eigenspannungseinbringung konnte in zyklischen Gestaltfestigkeitsuntersuchungen erbracht werden. Zudem wurden zwei Prozesserweiterungen zur Zugspannungsüberlagerung in der Blechebene und Druckspannungsüberlagerung über die Blechdicke betrachtet, die eine Intensivierung oder Vorzeichenumkehrung der Eigenspannungen ermöglichen.

Ziele der 3. Projektphase

In der dritten Projektphase steht die Vorhersagbarkeit der Eigenschaftsverbesserung für den Betrieb der Bauteile sowie die Eigenspannungsstabilität unter den spezifischen Einsatzbedingungen im Dauerbetrieb und korrosiver Umgebung im Fokus.
Es wird zunächst der Einfluss globaler Korrosion als Störgröße auf die Eigenspannungsausbildung und den Eigenspannungszustand analysiert. Als weitere Forschungsfrage steht die Beeinflussung der Versagensmechanismen durch die Eigenspannungen bei zyklischer Belastung im Raum (siehe Bild). Zudem wird der Einfluss von Verfestigung, Textur und umforminduzierte Schädigung von dem Einfluss der Eigenspannungen auf die Leistungsfähigkeit getrennt bestimmt.
Die gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der gezielten umformtechnischen Einbringung von Eigenspannungen sollen eine anforderungsgerechte Auslegung konkreter Bauteile ermöglichen.