3 Prozessgestaltung ( S. 33)

3.1 Bauteildesign

3.1.1 Systematik der Bauteilgeometrie

Durch Hydro-Umformung hergestellte Bauteile sind in den verschiedensten Branchen zu finden:

Fahrzeugbau (Automobile, Zweiräder, Wasser-, Luft- und Schienenfahrzeuge)

Kühlung/Heizung/Sanitär, Haushalttechnik

Möbelindustrie, Beleuchtung, Optik

Medizintechnik und Behälterbau

Eine zweckmäßige Klassifizierung der Bauteilgeometrie ergibt sich aus der Form des verwendeten Halbzeugs. Aus Halbzeugen mit geschlossenem Querschnitt werden Hohlkörper der unterschiedlichsten Abmessungen und Querschnitte mit mehreren Nebenformelementen hergestellt. Aus Halbzeugen mit offenem Querschnitt entstehen hauptsächlich kasten- oder gehäuseförmige, aber auch andere flächige Bauteile mit verschiedenen Formelementen.

Zu beachten ist, dass kreisrunde Rohre oft auch durch Rollen (Walzprofilieren) und Schweißen aus der flachen Platine hergestellt werden. Eine grobe Übersicht möglicher Bauteilgeometrien gibt Abb. 3.1. Erste Anwendungen in Deutschland gab es in den 1960er Jahren in der Sanitärindustrie durch den Einsatz von Fittings. Diese klassischen IHUBauteile, die sich anders auf wirtschaftliche Weise derzeit nicht herstellen lassen, haben ihre Stellung am Markt bis heute behauptet.

Aus dieser Zeit stammen auch die ersten hydro-umgeformten Faltenbälge für den Einsatz im Armaturen- und Apparatebau (s. Abb. 3.2.). Im Heizungs- und Kühlanlagenbau werden u.a. Verteilerbalken für Heizungsanlagen, Plattenheizkörper und Kühlschlangen, in der Sanitärindustrie Mischbatterien durch Hydro-Umformung gefertigt (s. Abb. 3.3.). In der Möbelindustrie werden verstärkt Stuhl- und Tischbeine hergestellt.

Das größte Anwendungsgebiet der Hydro-Umformung ist jedoch der Fahrzeugbau, insbesondere der Automobilbau. Durch Hydro-Umformung hergestellte Bauteile sind sowohl im Antriebsstrang, im Fahrwerk als auch im Karosseriebereich (Struktur- und Anbauteile) zu finden. Typische Anwendungsfälle im Antriebsstrang sind z.B. Kraftstoffleitungen, Abgaskrümmer und -verteiler, Ansaugstutzen und Nockenwellen (s. Abb. 3.4.).

Für das Fahrwerk werden u.a. Motor- und Achsträger, Hilfsrahmen (s. Abb. 3.5.), aber auch Querlenker und andere Achskomponenten hergestellt. Motivation für die Umstellung der Fertigungstechnologie auf Hydro- Umformung war neben der Gewichtseinsparung und Erhöhung der Prozesssicherheit insbesondere die Möglichkeit der Funktionsintegration in ein Bauteil, wobei durch die geringere Anzahl der Arbeitsstufen (und somit auch der Werkzeuge) eine Kostenreduzierung erzielt wird.

Mittlerweile sind Hydro-Umformteile als Motor- und Fahrwerkskomponenten derart präsent, dass sie aus neuen Fahrzeugkonzepten nicht mehr wegzudenken sind. Die vorhandenen Realisierungsmöglichkeiten hinsichtlich Querschnitt, Bauteilabmessung und Wanddicke gestatten nicht nur eine optimale Funktionalität, sondern auch ein hohes Flexibilisierungspotenzial.

Das größte Einsatzgebiet hydro-umgeformter Serien-Bauteile ist der Karosseriebau. Die Motivation zum Einsatz dieser Technologie resultiert in erster Linie aus den Anforderungen an neue Fahrzeugkonzepte (Abb. 3.6.). Aus den Wechselbeziehungen zwischen Anforderungen und technischen Möglichkeiten ergibt sich der Handlungsspielraum, geeignete und wirtschaftlich herstellbare Bauteile zu entwickeln.

So bestehen in der Hydro-Umformung Entwicklungspotenziale für umfangreiche technische Lösungen sowohl in der Karosseriestruktur als auch bei Anbauteilen (Hang-on-parts). In Tabelle 3.1. sind wichtige Bauteile, die durch Hydro-Umformung realisiert wurden, aufgeführt. Der Trend geht auch in Richtung hydro-umgeformter Bauteile mit Design- Elementen (Blenden, Zierleisten), bei denen eine hohe Oberflächengüte gefordert wird.