Forschungsprojekt »EcoHardSteel«

EcoHardSteel – Substitution energieintensiver Ofenprozesse durch werkzeugintegriertes Laserstrahlhärten in der Blechbearbeitung

Projektlaufzeit: 1.1.2016 bis 31.10.2018

Produkte der blechbearbeitenden Industrie bedienen ein weites Anwendungsspektrum – vor allem in der Automobil-, Konsumgüter- und Elektroindustrie. Stark belastete und sicherheitsrelevante Bauteile wie Sitzkomponenten von Kraftfahrzeugen, werden im Anschluss an den Stanz-Biege-Prozess einem separaten Härteverfahren unterzogen, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Das Härten findet hauptsächlich in Ofenprozessen statt und ist sehr energie- und kostenintensiv. Die ambitionierten Ziele der Emissionsreduktion in der Bundesrepublik Deutschland und der starke internationale Wettbewerb blechbearbeitender KMU fordern daher neue produktionstechnische Ansätze zur Herstellung gehärteter Blechbauteile.

Das Ziel der Partner im Projekt »EcoHardSteel« ist es, einen energieeffizienten Bearbeitungsprozess zur Herstellung von Bauteilen mit lokal an die Belastung angepassten mechanischen Eigenschaften zu entwickeln. Im Gegensatz zur konventionellen Prozesskette wird das bislang separate Ofenhärten durch ein lokales Laserhärten im Folgeverbundprozess ersetzt. Dafür wird das Blech an einer Stufe im Folgeverbundwerkzeug durch hochenergetische Laserstrahlung lokal erwärmt und dadurch gehärtet. Die Hubzahlen des Stanz-Biege-Prozesses sollen durch die zusätzliche Erwärmungsstufe nicht verringert werden. Vorbetrachtungen in der Automobilzulieferindustrie haben gezeigt, dass durch werkzeugintegriertes Laserhärten bei der Herstellung von 165.000 Bauteilen insgesamt 109.326 kWh Energie eingespart werden können.

Die Entwicklung basiert auf der Technologie der laserunterstützten Blechbearbeitung des Fraunhofer IPT. Eine System- und Prozesstechnik zum werkzeugintegrierten Laserhärten ist derzeit nicht kommerziell verfügbar und soll erstmalig im Projekt »EcoHardSteel« entwickelt und unter industriellen Produktionsbedingungen validiert werden.

Im Projekt konzentrieren sich die Partner auf vier Entwicklungsschwerpunkte:

  • Modulare Folgeverbundwerkzeug-Technologie zur Integration des lokalen Laserhärtens
  • 3-Achs-Strahlablenkeinheit für hohe Laserleistungen und eine flexible Blecherwärmung
  • Hochdynamischer und energieeffizienter Blechvorschub für maximale Erwärmungszeiten
  • Prozess-Know-how zum werkstoff- und bauteilabhängigen Laserhärten

Projektpartner

Projektträger

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR)
Projektträger | Umwelt, Kultur, Nachhaltigkeit
Heinrich-Konen-Str. 1
53227 Bonn

Förderprogramm

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept »KMU-Innovativ Ressourceneffizienz und Klimaschutz« gefördert und vom Projektträger DLR betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.