Umformtechnische Herstellung eines funktionsangepassten Hybrid-Ritzels

Innerhalb des Transferprojektes wird zusammen mit dem Anwendungspartner NSK Europe Ltd. untersucht, inwiefern sich die Ergebnisse der Teilprojekte B3 und C1 aus der ersten Förderperiode des SFB 1153 auf einen Demonstrator einer hybriden Ritzelwelle übertragen lassen. Hierbei soll das Ziel verfolgt werden, das Gewicht dieses dynamisch hochbelasteten Bauteils durch den Tailored-Forming-Ansatz zu reduzieren. Der gemeinsam entwickelte Demonstrator orientiert sich an der Ausgangsgeometrie einer Ritzelwelle, welche aus dem Produktportfolio des Anwendungspartners entstammt. Die Serienausführung des Bauteils aus Stahl wird durch eine Kombination aus Stahl und Aluminium in serieller Anordnung ersetzt, um gezielt eine lokale Anpassung des Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht zu ermöglichen. Als Fügeprozess der Halbzeuge wird das Reibschweißverfahren angewendet, um einen stoffschlüssigen Verbund beider Materialien zu ermöglichen. Durch eine individuelle Anpassung der Fügezonengeometrie der Halbzeuge sowie des Fügeprozesses selbst wird sichergestellt, dass die im Anwendungsfall vorliegenden Drehmomente und Kräfte übertragen werden können. Eine besondere Herausforderung bei der Umformung von hybriden Bauteilen sind die unterschiedlichen Materialeigenschaften der artfremden Materialien. Diese besondere Situation ist bei der Auslegung der Erwärmungsstrategie sowie des Umformprozesses zu berücksichtigen. Mit der thermo-mechanischen Behandlung der Fügezone während der Umformung wird eine verbesserte Anbindung der Werkstoffpaarung realisiert. Nach der spanenden Nachbearbeitung der Vorform soll mithilfe einer gezielten Wärmebehandlung dieser Hybridbauteile lokale Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und Duktilität eingestellt werden, sodass die im Anwendungsfall vorliegenden Drehmomente und Kräfte übertragen werden können. Abschließend werden umfangreiche Bauteilprüfungen durchgeführt, um die Ergebnisse aus den Charakterisierungsversuchen der Grundlagenforschung unter Praxisbedingungen zu prüfen, um daraus neue Erkenntnisse hinsichtlich der Charakterisierung und Leistungsfähigkeit von Tailored-Forming-Bauteilen im Einsatz zu erlangen.