04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik

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2018 - 20192

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Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für UmformtechnikAuthor: search.filters.author.Werz, Martin

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    Abschlussbericht zum Projekt "Ressourcenschonende Mischschweißverbindungen für Hochleistungs-Leichtbauverbunde"
    (Stuttgart : Institut für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre (IMWF) der Universität Stuttgart, 2018) Panzer, Florian; Werz, Martin; Nguyen, Phuc Lanh; Schneider, Matthias; Weihe, Stefan; Liewald, Mathias
    Im Rahmen des Projektes wurde das Rührreibschweißen als ressourceneffizientes und umweltfreundliches Fertigungsverfahren zur Herstellung von beanspruchungs- und gewichtsoptimierten Automobilbauteilen erforscht. Dabei galt es, Aluminium und Stahl in verschiedenen Dicken durch Rührreibschweißen zu fügen und durch anschließendes Umformen zum End- bzw. Zwischenprodukt umzuformen. Die auf die Festigkeiten der Werkstoffe angepassten Blechdicken führen zu einer optimalen Ausnutzung der Werkstoffe, da an jeder Stelle der Werkstoff verwendet werden kann, der die lokalen Anforderungen am besten erfüllt. Durch den Einsatz dieser sogenannten Tailor Welded Blanks sinkt der Werkstoffverbrauch insgesamt und es können auf Leichtbau optimierte Bauteile hergestellt werden. Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene Aluminium- und Stahlgüten in unterschiedlichen Dicken durch Rührreibschweißen gefügt und die Festigkeits- sowie Umformeigenschaften ermittelt. Da die Einhaltung von engen Toleranzen mit hohen Kosten in der Fertigung einhergeht, wurden die für den Prozess notwendigen Toleranzen untersucht, Lösungen zum Umgang mit diesen Toleranzen erarbeitet und Anforderungen an Anlagen zur Produktion von Tailor Welded Blanks identifiziert. Zudem wurde das Umformen von Blechen mit unterschiedlichen Materialen und Blechdicken untersucht. Darüber hinaus wurde eine Reihe weiterer Themen wie das Verschweißen von Gusswerkstoffen und Wärmebehandlungsstrategien beleuchtet. Abschließend wurden Demonstratorbauteile in Form von Tailor Welded Blanks in Aluminium-Stahl- Mischbauweise durch Rührreibschweißen und anschließendes Umformen gefertigt.
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    Friction stir welded and deep drawn multi-material tailor welded blanks
    (2019) Panzer, Florian; Schneider, Matthias; Werz, Martin; Weihe, Stefan
    The ever increasing demand for more resource-efficient and safer vehicles in today’s automotive industry makes lightweight construction techniques necessary. However, overcoming contradicting requirements arising from lightweight design and safety remains a challenging task. The extent to which lightweight measures can be applied in order to save fuel, heavily depends on the fact that rising safety requirements have to be met by increasing strength of parts. This contradicting demand for parts with high strength and low weight leads to the development of new production technologies. One example, regarding car body components, is the tailor welded blank (TWB) technology. In tailor welded blanks, materials and thicknesses are locally adapted to meet the needed strength and strain properties while keeping the weight as low as possible. While tailor welded blanks consisting of similar materials with different thicknesses are already used in vehicles, the use of TWBs with dissimilar materials, e.g. steel and aluminum, is still in development due to the problems in joining dissimilar materials. Especially when manufacturing parts made of TWBs through joining and subsequent deep drawing, the joint needs to have very good strength properties in order not to fail during forming. One way to overcome these joining difficulties is friction stir welding. In this paper, a methodology is presented to produce multi-material tailor welded blanks with varying thicknesses through friction stir welding (FSW) and deep drawing in a subsequent step. A newly developed FSW joint configuration is used to weld steel sheets in 1 mm thickness to 2 mm thick aluminum sheets. A welding parameter study is conducted to investigate the influence of the process parameters on the joint quality. Tensile and Nakajima tests show that the joint strength, obtained with optimal process parameters, exceeds the strength of the steel base material. Thus, failure occurs in the steel, whereas the joint remains intact. The friction stir welded blanks were furthermore deep drawn. Two different tool approaches were tested to compensate the different sheet thicknesses during the forming process. Using the more suitable approach, blanks were deep drawn with three different punch geometries to show the potential of friction stir welding for the manufacturing of multi-material tailor welded blanks.