Einfluss des Schädigungszustands auf die Leistungsfähigkeit von tiefgezogenen Blechwerkstücken

Die Erreichung der Klimaziele gewinnt für den Industriestandort Deutschland zunehmend an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund ist eine nachhaltige und ressourceneffiziente Produktion erforderlich, bei der die Automobilindustrie eine Schlüsselrolle einnimmt. Trotz bereits ergriffener Maßnahmen sind die CO₂-Emissionen im Verkehrssektor seit 1990 weitgehend konstant geblieben, was unter anderem auf das steigende Fahrzeuggewicht und den damit verbundenen höheren Kraftstoffverbrauch zurückzuführen ist. Der zunehmende Einsatz von Stahl zur Erfüllung von Sicherheits- und Komfortanforderungen trägt ebenfalls zum Anstieg der CO₂-Emissionen bei. Darüber hinaus führen Handelsbeschränkungen und geopolitische Spannungen zu steigenden Stahlpreisen, die die Produktionskosten der Automobilindustrie zusätzlich belasten. Eine vielversprechende Strategie zur Bewältigung dieser Herausforderungen ist der Leichtbau, insbesondere durch den Einsatz hochfester Stähle. Durch Bauteiloptimierung können Werkstoffe eingespart und das Gewicht reduziert werden, ohne die Sicherheitsanforderungen zu vernachlässigen. Eine zentrale Herausforderung stellt dabei die fertigungsbedingte duktile Schädigung dar, die sowohl den Fertigungsprozess beeinflusst als auch Optimierungspotenzial für den Leichtbau bietet. Ein vertieftes Verständnis dieser Schädigung ist entscheidend, um Fertigungsprozesse gezielt zu modifizieren und Werkstoffeinsparungen im Sinne des Leichtbaus zu realisieren. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde ein Beitrag zum Verständnis der fertigungsbedingten duktilen Schädigung in Blechwerkstoffen geleistet. Untersucht wurde, inwiefern sich die Bauteilleistungsfähigkeit tiefgezogener Werkstücke aus Dualphasenstahl DP800 durch Wechselwirkungen zwischen Prozesseinflussgrößen und induzierter duktiler Schädigung steigern lässt. Zunächst wurden Prozesseinflussgrößen beim Tiefziehen variiert und deren Einfluss auf die resultierenden Lastpfade anhand von Spannungs- und Dehnungsgrößen numerisch analysiert. Anschließend wurde der Einfluss der Lastpfade auf die induzierte duktile Schädigung untersucht. Darauf aufbauend wurde die Leistungsfähigkeit der Blechwerkstücke quantifiziert, um den Einfluss unterschiedlicher Lastpfade und der daraus resultierenden duktilen Schädigung zu bestimmen. Abschließend wurde ein weiterer Werkstoff mit ausgewählten Prozesseinflussgrößen tiefgezogen, um die Übertragbarkeit der gewonnenen Erkenntnisse zu überprüfen.