Karosseriebau 2020 - Fraunhofer

FRAUNHOFER-ALLIANZ AUTOMOBILPRODUKTION
1
1 Werkstoff Metall-Kunststoff
2 5-Achs Bearbeitung eines Tiefziehwerkzeugs
3
2
KAROS S ERIE 2020
3 Große Presse
Herausforderungen an den
Das Geschäftsfeld Karosserie der Allianz
Karosseriebau 2020
AutoMOBILproduktion bietet durch seine
Interdisziplinarität
Neben wachsenden Anforderungen an
zur
Leichtbau, Design und Sicherheit werden
forderungen.
Karosseriestrukturen
im
Lösung
ganzheitliche
dieser
neuen
Ansätze
Heraus-
Automobilbau
zunehmend auch durch eine wachsende
Modellvielfalt geprägt. Dabei kommen in
Innovative Werkstoffe und Halbzeuge
voller Breite Plattform- und Baukastenansätze zum Tragen, die einerseits die
In Bezug auf den Materialmix in der
Fraunhofer-Institut für Werkzeug-
Anzahl
Automobilkarosse
maschinen und Umformtechnik IWU
anderseits
von
Gleichteilen
erhöhen,
finden
momentan
Kombinations-
grundlegende Veränderungen statt. So
varianten bieten. Daraus ergeben sich für
wächst aktuell der Anteil höchst- und
Reichenhainer Straße 88
den Karosseriebau eine Vielzahl neuer
ultrahochfester
09126 Chemnitz
Herausforderungen:
generation zu Fahrzeuggeneration. Neben
Hauptabteilung Blechumformung
vielfältige
Fahrzeug-
Modularisierung der Baugruppen
Stahl kommen zunehmend Aluminium,

Flexibilisierung
Magnesium

Telefon +49 371 5397-1202
[email protected]

www.iwu.fraunhofer.de
von

und
Stückzahl-
angepasste Fertigung
Dipl.-Ing. Frank Schieck
Stähle
Einsatz
metallischer
und
sowie
Kunststoffe bzw.
hybride
Metall-Kunststoffverbunde
zum
Einsatz.
Dieser
sich
Materialmix
wirkt
nichtmetallischer Leichtbauwerk-
sowohl auf die Bauteil- und Komponenten-
stoffe
auslegung als auch auf Technologien,
Hybridisierung der Karosserie in
Fertigungs- Prozessketten sowie die Füge-
Werkstoff und Bauweise
und Montagetechnik aus.
4
5
Werkzeugbau der Zukunft
integrierten Sensorik und Aktorik lässt sich
Modellwechsel fließend zu gestalten und
der Fertigungsprozess nahezu lückenlos
auf den gleichen Anlagen sowohl das
Der Einsatz von Leichtbauwerkstoffen und
überwachen. Diese Informationen können
Vorgänger- als auch das Nachfolgemodell
die
einerseits für eine reibungslose und
in beliebigen Stückzahlszenarien zeitgleich
Fertigung wirken sich nachhaltig auf den
unterbrechungsfreie Prozessdurchführung,
zu fertigen.
Werkzeugbau aus. Dabei gliedern sich die
anderseits zur gezielten Prozessanpassung
Einen weiteren Aspekt im Karosseriebau
Werkzeuge
und
bei Schwankungen genutzt werden. Die
stellt die Fügetechnik dar. Durch den
stärker
Plattform-
große Herausforderung dabei ist die
zunehmenden Einsatz unterschiedlichster
gleichteile mit extrem hohen Stückzahlen
gezielte Aufbereitung und anwendungs-
Leichtbauwerkstoffe
einerseits und
spezifische Bereitstellung der jeweiligen
thermische
Informationen. Diese Aufgabe kann die
uneingeschränkt einsetzbar. Damit kommt
Einführung von Industrie 4.0 im Presswerk
mechanischen Fügverfaren eine wachsende
alle
lösen. Im Zusammenspiel mit den
Bedeutung zu, zumal der Energieaufwand
der
Umformwerkzeugen sind dabei sowohl
je
wachsende
in
Flexibilisierung
Vorrichtungen
oder
der
immer
Baukasten-
Modell- bzw. Derivat-
spezifischen
Bauteile
mit
deutlich
geringeren Stückzahlen anderseits.
Eine
wesentliche
Szenarien
Forderung
ist
die
Anfertigungszeit
für
für
Senkung
Umformwerkzeuge
Fügepunkt
eine „Hub zu Hub-Regelung“ als auch eine
gegenüber
und Karosseriebauanlagen. Durch immer
„In Hub-Regelung“ technisch möglich,
geringer ist.
bessere Methoden in der simulatorischen
wodurch die Qualität der Bauteile erhöht
Beschreibung von Umform-, Füge- und
und die Ausschussrate gesenkt werden
Montagprozessen kann hier der Anteil an
können.
manueller
Arbeit
im
und
neue
vergleichbarer
Festigkeit
Schweißverfahren
deutlich
Der flexible Karosseriebau
die
Lackiererei
den
größten
Energie-
verbraucher dar. Durch Einsatz neuer,
effiziente
Der Karosseriebau der Zukunft wird durch
umweltverträglicher
weitere
deutlich erhöhte Anforderungen an die
Verbindung mit reduzierten Verarbeitungs-
Potenziale zur Durchlaufzeitverkürzung dar.
Flexibilität
geprägt.
und Trocknertemperaturen lässt sich der
Auch im Zusammenhang mit dem späteren
Gekennzeichnet
Modell-
Energiebedarf erheblich senken. Alternativ
Betrieb im Presswerk ergeben sich neue
wechselzyklen und die wachsende Modell-
können Werkstoffpotenziale durch gezielte
bzw.
an
vielfalt wird es zunehmend notwendig,
Ausnutzung
Umformwerkzeuge. Mit der Integration
Mehrmodell-Anlagen zu betreiben. Eine
besser
weitreichender
weitere Anforderung ist die Möglichkeit zur
notwendige
wächst die „Intelligenz“ der Werkzeuge,
kurzfristigen
dafür genutzt werden. Dieser Effekt wird
wodurch
Marktanforderungen.
Bearbeitungsstrategien
erweiterte
individuelle
stellen
Anforderungen
Sensorik
die
Prozessfenster
und
mehr
Gemeinsam mit dem Karosseriebau stellt
werden. Die Einführung der getakteten
Fertigung
etablierte
nicht
Energieffiziente Lackiererei
Werkzeugbau,
insbesondere beim Tryout deutlich gesenkt
sind
Fügeverfahren
und
Aktorik
Einhaltung
erleichtert
Reaktion
enger
bzw.
auf
eine
Prozess-
schwankungen ermöglicht wird.
der
Anlagen
durch
Reaktion
kurze
auf
veränderte
Neben
der
Lacksysteme
in
von Bakehardeningeffekten
ausgeschöpft
werden,
indem
Trocknungsprozesse
gezielt
darüber hinaus gezielt zur Einstellung
Flexibilisierung der Hardware kommt vor
finaler
allem
innovative Klebeverbindungen aus dem
der
Steuerungssoftware
eine
zunehmend wachsende Bedeutung zu.
Festigkeitseigenschaften
Rohbauprozess genutzt.
Auch dafür liefern die Prinzipien von
Das „intelligente“ Presswerk
Industrie 4.0 die richtigen Ansätze. So wird
4 intelligenter und flexibler Karosseriebau
es
5 lackierte Karosse (Quelle: Dürr)
auf
zukünftigen
Moderne Pressen sind bereits heute mit
selbstkonfigurierenden
einer Vielzahl von Sensoren zur Prozess-
anlagen
und Zustandsüberwachung ausgestattet.
unterschiedliche
Im Zusammenspiel mit der werkzeug-
fertigen,
integrierten Sensorik und Aktorik lässt sich
Modellwechsel
der Fertigungsprozess nahezu lückenlos
überwachen.
nicht
sie
nur
vollflexiblen
Karosseriebaumöglich
Derivate
erlauben
sein,
gleichzeig
es
zu
auch,
5
für

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