Umformung von Hybridrohren aus Aluminium und Stahl

Im automobilen Leichtbau lassen sich Gewichtsoptimierungen unter anderem durch die Formgebung und die Materialauswahl von Bauteilen realisieren. Rohre etwa sind als Hohlkörper steif und stabil, Aluminiumrohre sind leichter als solche aus Stahl. Vorteilhaft ist eine Multimaterialbauweise, bei der an belasteten Abschnitten Stahl und bei weniger stark beanspruchten Abschnitten Aluminium eingesetzt werden. Dazu müssen die Rohrabschnitte vor dem Umformen miteinander verbunden werden – sogenannte Hybridrohre, Tailored Hybrid Tubes. Das Schweißen von Stahl und Aluminium ist allerdings nicht möglich, weil sich eine spröde Naht bildet, die beim Umformen reißt.

Wissenschaftler des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) haben nun erstmals das Fügen von Stahl und Aluminium mit anschließender Umformung realisiert. Dazu wird ein Aluminium-Silizium-Lot mit dem Laserstrahl lokal erwärmt und aufgeschmolzen. Das Rohr inklusive dieser Naht wird dann durch Innenhochdruckumformung auf die gewünschte Geometrie gebracht. Dazu wird es in eine Form gelegt und mit Wasser gefüllt. Durch Erhöhen des Drucks passt sich das Rohr allmählich an die Form an. Die Forscher konzentrierten sich bei den Umformversuchen vor allem auf die Fügezone, um deren Belastungsgrenzen zu ermitteln. Dabei hielt die gelötete Fügezone einem Druck von bis zu 900 bar stand, ohne zu reißen und ist damit praxistauglich.