Inhaltsübersicht: Tailored Tempering
- Was ist Tailored Tempering?
- Warum wurde Tailored Tempering entwickelt?
- Was sind die Vorteile von Tailored Tempering?
- Wie funktionieren SoftZone-Werkzeuge und was sind die Unterschiede zur herkömmlichen Warmumformung?
- Ein Blick in die Zukunft der maßgeschneiderten Bauteileigenschaften
Maßgeschneidert statt Standard: Neue Wege in der Bauteilgestaltung
Was ist Tailored Tempering?
Tailored Tempering (Partielles Presshärten), etablierter Prozess für die Warmumformung, bietet die Möglichkeit, partiell (lokal) unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Dehnung in einem monolithischen Bauteil zu vereinen.
Tailored Tempering, auf Deutsch "maßgeschneiderte Wärmebehandlung", ist ein hochentwickeltes Verfahren der Warmumformung, bei dem Bauteile gezielt unterschiedlich gehärtet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Warmumformwerkzeugen, bei denen das Bauteil nach der Umformung abgeschreckt wird, wird in einem SoftZone-Werkzeug das Bauteil nur teilweise abgekühlt und nicht vollständig abgeschreckt. Dieses Verfahren ermöglicht es, innerhalb eines einzigen Bauteils verschiedene Härtegrade zu erzeugen, wodurch bestimmte Bereiche weicher (SoftZones) und andere härter bleiben und dadurch eine präzise Anpassung der Werkstoffeigenschaften in einem Bauteil möglich ist.
Die Anwendungsbereiche des Tailor Tempering und SoftZone-Werkzeuge sind vielfältig. In der Automobilindustrie finden sie beispielsweise Anwendung bei der Herstellung von Aufprallstrukturen, die eine hohe Festigkeit in Kombination mit Energieabsorption erfordern. Die SoftZones, oder Weichzonen, sind besonders dort von Bedeutung, wo kontrollierte Verformbarkeit und Energieaufnahme erforderlich ist.
Beispiele aus der Praxis:
- Crashstrukturen: In Bereichen des Fahrzeugs, die bei einem Unfall Energie absorbieren und abbauen sollen, werden SoftZones integriert. Dies ermöglicht eine gezielte Verformung und absorbiert die Aufprallenergie, wodurch die Insassen besser geschützt werden.
- Türrahmen und Säulen: Diese Bereiche können durch gezielte Weichzonen so gestaltet werden, dass sie bei einem Seitenaufprall die Aufprallenergie im Boden des Fahrzeugs absorbieren und so die Struktur des Fahrzeugs erhalten bleibt.
Warum wurde Tailored Tempering entwickelt?
Die herkömmliche Warmumformung stieß bei der komplexen Balance zwischen Sicherheitsanforderungen und Gewichtseinsparungen an ihre Grenzen. Autos sollen bei einem Unfall die Insassen schützen, aber gleichzeitig leicht genug sein, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und die Emissionen zu senken. Um den Anforderungen nach erhöhter Sicherheit und gleichzeitigem Leichtbau gerecht zu werden, wurde Tailored Tempering entwickelt. Durch die gezielte Härtung und Weichzonenbildung können Bauteile spezifisch so gestaltet werden, dass sie in kritischen Bereichen maximale Festigkeit und in anderen Bereichen kontrollierte Verformbarkeit bieten.
Was sind die Vorteile von Tailored Tempering?
- Erhöhte Sicherheit durch hervorragende Crash-Performance: Durch die gezielte Härtung beim Tailored Tempiering können bestimmte Zonen des Fahrzeugs besonders widerstandsfähig gemacht werden, was den Insassenschutz bei Unfällen erhöht.
- Gewichtsreduktion: Leichtere Bauteile tragen zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts bei, was den Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen senkt.
- Designfreiheit: Hersteller können komplexere und innovativere Designs realisieren, ohne Kompromisse bei der Sicherheit einzugehen.
- Einzelbauteilfertigung: Herstellung von Bauteilen mit lokal unterschiedlichen, präzise eingestellten Dehnungs- und Festigkeitseigenschaften – in nur einem Arbeitsschritt aus einem homogenen Stahlblech, ganz ohne das Verschweißen unterschiedlicher Blechsorten.
Wie funktionieren SoftZone-Werkzeuge und was sind die Unterschiede zur herkömmlichen Warmumformung?
Die traditionelle Warmumformung behandelt das gesamte Bauteil gleichmäßig, was bedeutet, dass alle Bereiche die gleiche Festigkeit aufweisen. Dies führt oft zu Kompromissen zwischen Festigkeit und Verformbarkeit. Tailored Tempering hingegen nutzt gezielte Wärmebehandlung, um innerhalb eines Bauteils unterschiedliche Härtegrade zu erzeugen. Dadurch können bestimmte Bereiche, wie Crashzonen, weicher und energieabsorbierender gemacht werden, während andere Bereiche extrem hart und stabil bleiben.
Ein SoftZone-Werkzeug besteht aus zwei oder mehreren verschiedenen Bereichen, die durch eine Isolationsplatte im Übergangsbereich voneinander getrennt sind. Einer dieser Bereiche ist der "Gekühlte Bereich", in dem das Bauteil nach der Umformung durch Wasser abgeschreckt wird. Der andere Bereich, der als SoftZone-Bereich bezeichnet wird, ist der "Geheizte Bereich", in dem die Werkzeugeinsätze auf ca. 550 °C erhitzt werden.
Vor der Umformung wird die Formplatine auf etwa 950 °C erhitzt, dann in das SoftZone-Werkzeug eingelegt und das Bauteil umgeformt. Im gekühlten Bereich des Umformwerkzeuges wird das Bauteil schnell durch Wasser abgeschreckt, während es im SoftZone-Bereich eine längere Haltezeit aufweist, was zu einer höheren Dehnung im Bauteil führt. Das Bauteil bleibt auch nach der Umformung im SoftZone-Bereich erhitzt und kühlt langsam an der Luft ab, wodurch es nicht martensitisch wird und unterschiedliche Eigenschaften erhält.
Ein Blick in die Zukunft der maßgeschneiderten Bauteileigenschaften
In der sich ständig weiterentwickelnden Welt der Metallverarbeitung sind das Tailor Tempering und SoftZone-Werkzeuge Beispiele für innovative Techniken, die dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit von Bauteilen auf ein neues Niveau zu heben. Die Entwicklung von Tailored Tempering hat bereits jetzt die Art und Weise revolutioniert, wie wir über Fahrzeugbau und Sicherheit nachdenken. Doch die Reise ist noch lange nicht zu Ende. Mit jedem Fortschritt in der Technologie eröffnen sich neue Möglichkeiten und Anwendungen.
In der Zwischenzeit können wir stolz auf die Fortschritte sein, die wir dank Tailored Tempering bereits erreicht haben. Diese Technologie zeigt einmal mehr, wie Innovation und Ingenieurskunst Hand in Hand gehen, um unsere Welt sicherer und effizienter zu machen.
