massiverLEICHTBAU 12 www massiverLEICHTBAU de Kolbenbolzen Innovatives Fertigungsverfahren für Kolbenbolzen Wissenschaftliche Recherchen hatten im Vorfeld des Projektes ergeben dass ein großes Problem bei der Produktion von Kolbenbolzen besteht wenn diese im Leichtbaudesign realisiert und zugleich Parameter wie eine hohe Steifigkeit bewahrt werden sollen Eine ein fache Wanddickenreduzierung zur Gewichtsminderung war auszuschließen Die Bauteilsteifigkeit würde auch bei höherer Bauteilfestigkeit in Bezug auf die Ovalisie rung der Lagerflächen unter Betriebsbelastung negativ beeinträchtigt werden Als mögliche Lösung kristalli sierte sich ein Kolbenbolzendesign mit spiralförmiger Innengeometrie heraus Wie lässt sich das Bauteilgewicht konsequent verringern Um zu ermitteln welchen Einfluss die Innenkonturierung auf die statische Festigkeit und Steifigkeit sowie auf das Bauteilgewicht hat erfolgte eine Sensitivitätsanalyse Diese ergab dass ein Kolbenbolzen mit angepassten Pa rametern der spiralförmigen Innengeometrie die funk tionalen Anforderungen mit einem um 4 bis 8 redu zierten Bauteilgewicht erfüllt Auf Basis dieser Erkenntnis wurde eine optimierte Innenkonturierung ausgelegt die ein reduziertes Bauteilgewicht mit einer gleichbleiben den Steifigkeit kombiniert Um eine solche Geometrie zu erzeugen wurde ein Kaltumformprozess konzipiert und mittels numerischer Simulationen entwickelt der auf dem Umformverfahren des Abstreckgleitziehens ba siert Außerdem wurde ein Versuchswerkzeug zur Reali sierung des Kaltumformprozesses angefertigt mit dem eine Validierung der numerischen Untersuchungsergeb Ziel bei der Entwicklung eines neuen Kolbenbolzens war die Gewichtsreduzierung durch Optimierung des Bauteildesigns Gleichzeitig sollten funktionale Eigenschaften wie Festig und Steifigkeit bewahrt werden nisse durchgeführt werden konnte Mit experimentellen Untersuchungen konnten prozessspezifische Effekte identifiziert werden die durch eine rein numerische Be trachtung nicht erfassbar sind Außerdem wurde unter sucht wie die Prozessparameter die Formfüllung und die Härteverteilung im Bauteil beeinflussen Neues Verfahren optimiert Prozesszeiten kosten Die Untersuchungen ergaben eine Härte und Festig keitssteigerung von 38 durch das Abstreckgleitzie hen von weichgeglühten Näpfen Daran anschließend erfolgte die technische und wirtschaftliche Bewertung der Fertigung von Kolbenbolzen mittels spiralförmiger Innengeometrie Dafür wurde die im Rahmen des Pro jektes entwickelte Prozesskette mit der bisherigen kon ventionellen Methode verglichen Die Ergebnisse der Bewertung zeigten klar dass durch die Anwendung der innovativen Prozesskette die Fertigungszeiten für einen Kolbenbolzen um ca 33 reduziert werden können Das wirkt sich natürlich auch positiv auf die Fertigungs kosten aus Das angewandte Umformverfahren kann optimal zur Herstellung von gewichtsoptimierten hoh len innenprofilierten Bauteilen z B Gewindehülsen Zapfwellen Gehäuse Schneckengetriebe etc verwen det werden Dadurch lässt sich das Gewicht des Fahr zeuges insgesamt deutlich verringern Kolbenbolzen mit spiralförmiger Innengeometrie

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