‘Hot Stamping’ van metaal zorgt voor gewichtsreductie in auto-industrie

Op 15 en 16 september wordt op de campus van de Universiteit Twente het Forming Technology Forum (FTF 2014) gehouden. Dit is onderdeel van een conferentiereeks die afwisselend aan de technische universiteiten in Twente, Zürich en München worden gehouden. De nieuwste trends en technieken in de vormgevingstechnologie komen aan bod. Internationale onderzoekers van universiteiten, onderzoeksinstituten en industrie gaan met elkaar in discussie. Dit jaar is het thema ‘Warm and Hot Forming’.

Een techniek die sterk in opkomst is en aan bod komt tijdens het congres is ‘hot stamping’ van speciale borium-gelegeerde staalsoorten. Hiermee wordt het probleem omzeild dat sterke staalsoorten in het algemeen slecht vervormbaar zijn. De Universiteit Twente richt zich op deze nieuwe techniek. Zo doet extern promovendus Tom Eller, die voor Volkswagen werkt, onderzoek naar deze techniek.

Bij ‘hot stamping’ wordt staalplaat buiten de matrijs opgewarmd tot 900 °C en vervolgens in een gekoelde matrijs geperst. Tijdens het vervormen is het metaal nog heet en goed vervormbaar, maar direct daarna wordt het snel afgekoeld doordat het in de koude matrijs blijft vastgeklemd. Hierdoor ontstaat een harde microstructuur van martensiet die het product een zeer hoge sterkte geeft. De techniek is geschikt voor hoge productiesnelheden. Voor sterkere staalsoorten kan een minder dikke plaat kan worden gebruikt. Hiermee worden in de automobielindustrie flinke gewichtsreducties gehaald. Op FTF 2014 zijn diverse autofabrikanten aanwezig, zoals Volvo Cars, Volkswagen AG, Audi en Opel.

Temperatuurveranderingen

Ook andere aspecten van het warm omvormen van metaal komen aan de orde. Het materiaalgedrag is sterk afhankelijk van de temperatuur en kan als gevolg van temperatuurveranderingen een volledig andere microstructuur aannemen die de sterkte van het eindproduct bepaalt. Ook de altijd aanwezige wrijving tussen gereedschap en werkstuk is temperatuurafhankelijk en kan sterk verschillen afhankelijk van de gebruikte smeermiddelen. Vervorming en temperatuur beïnvloeden elkaar sterk, waardoor simulaties altijd volledig gekoppelde zogenaamde thermo-mechanische berekeningen zijn.

"De kwaliteit van de producten hangt sterk af van de precieze mate en volgorde van vervorming en temperatuur tijdens de productie", vertelt prof. Ton van den Boogaard. Namens zijn vakgroep   Nonlinear Solid Mechanics is hij organisator van FTF 2014. "Simulatie van het proces is van groot belang om optimale procesinstellingen te kunnen bereiken. Het sluit goed aan bij het departement Mechanics of Solids, Surfaces and Systems van de faculteit CTW dat zich richt op onderzoek voor de geavanceerde maakindustrie."