Die Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls konzentrieren sich sowohl auf konventionelle Umformverfahren wie Tiefziehen und Schmieden als auch auf innovative Verfahren mit Wirkmedien wie Hochdruckblechumformung oder das Isothermschmieden von hochwarmfesten Titanaluminiden.

Im Forschungsschwerpunkt Umformtechnik beschäftigt sich der Lehrstuhl mit


Massivumformung

Der Begriff Massivumformung ist eine Sammelbezeichnung für alle Verfahren, bei denen durch Werkzeuge an einem metallischen Werkstückvolumen Querschnittsänderungen erzeugt werden, ohne dass dabei Material abgetragen wird. In der Massivumformung verfügt der Lehrstuhl Konstruktion und Fertigung über eine umfangreiche Ausstattung und insbesondere Kompetenzen im Bereich des Schmiedens und Walzens von Magnesium sowie in der isothermen Umformung von intermetallischen Titanaluminiden.

Schmieden
Am Lehrstuhl kommen verschiedene Verfahren zum Schmieden von Leichtbauwerkstoffen zum Einsatz. Isothermschmieden ist ein wichtiges Verfahren für die bildsame Formgebung schwer umformbarer Werkstoffe. Hier werden Werkzeug und Werkstück auf die gleiche Temperatur gebracht und vorzugsweise unter Ausnutzung des superplastischen Werkstoffverhaltens bei langsamen Umformgeschwindigkeiten geschmiedet. Das Verfahren kann am Lehrstuhl sowohl unter Schutzgas als auch im Vakuum durchgeführt werden. Für die Umsetzung steht ein Isotherm-Schmiedezentrum mit einer hydraulischen Presse und induktiv beheizten Werkzeugen zur Verfügung.

Des Weiteren findet das klassische Gesenkschmieden mit Grat Anwendung. Es ist ein nach wie vor weit verbreitetes Verfahren für die Fertigung von Bauteilen aus den unterschiedlichsten metallischen Werkstoffen. Der Lehrstuhl beschäftigt sich mit der Herstellung von Magnesiumbauteilen, die in einem Warmumformverfahren geschmiedet werden. Magnesium besitzt eine hexagonale Kristallstruktur, was eine Kaltmassivumformung nahezu unmöglich macht. Für das Warmschmieden (bis ca. 250 °C) sind am Lehrstuhl beheizbare Gesenke und zwei hydraulische Pressen vorhanden.

Walzen
Ein weiteres Umformverfahren, das am Lehrstuhl untersucht und weiterentwickelt wird, ist das Walzen. Es eignet sich sowohl für die Herstellung von Blechen als auch für die Herstellung von Langprodukten in Form von Drähten, Stäben, Rohren oder Profilen. Der Lehrstuhl beschäftigt sich insbesondere mit dem Warmwalzen von Leichtbauwerkstoffen. Zum Walzen von z.B. Magnesiumblechen steht am Nachbarlehrstuhl Metallkunde und Werkstofftechnik ein für den Reversierbetrieb geeignetes Walzwerk mit bis zu 400 °C beheizbaren Walzen und beheizbaren Tischen sowie entsprechende Ofentechnik zur Verfügung.


Blechumformung

Die Technologie der Blechumformung umfasst die Fertigung von Bauteilen aus Fein- (<3 mm) oder Grobblech (>3 mm) durch spanlose Formgebung. In der Blechumformung besitzt der Lehrstuhl Konstruktion und Fertigung eine umfangreiche Ausstattung und Kompetenzen im Bereich der Herstellung und Verarbeitung strukturierter Bleche sowie im Bereich der Umformung von Magnesium- und Aluminiumblechen. Als  Umformverfahren kommen das Tiefziehen, wirkmedienbasierte Umformverfahren und das Streckbiegen zum Einsatz.

Tiefziehen
Ein wichtiges Blechumformverfahren am Lehrstuhl ist das Tiefziehen. Es ist das bedeutendste Fertigungsverfahren in der industriellen Großserienfertigung für die Herstellung dreidimensionaler Blechbauteile. Der Lehrstuhl verfügt über Kompetenzen in der Umformung durch Tiefziehen mit starrem und flexiblem Werkzeug sowie mit Wirkmedien. Untersuchungen von strukturierten Blechen mit hexagonaler Wabenstruktur, Magnesium- und Aluminiumblechen können unter Raum- und regelbarer Temperatur des Werkzeuges erfolgen. Für die Versuchsdurchführung stehen drei hydraulische Pressen zur Verfügung.

Streckbiegen von Profilen
Als Umformverfahren für Profile kann am Lehrstuhl das Streckbiegen angewendet werden. Es ist ebenfalls ein in der Automobilindustrie etabliertes Fertigungsverfahren für große Stückzahlen. Der Lehrstuhl beschäftigt sich u.a. mit der Weiterverarbeitung von stranggepressten Magnesiumprofilen durch tangentiales Streckbiegen. Die Untersuchungen der Magnesiumprofile erfolgt sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen (bis ca. 250°C). Dazu dient eine am Lehrstuhl vorhandene CNC-gesteuerte Streckbiegemaschine.


Umformverfahren mit Wirkmedien

Am Lehrstuhl Konstruktion und Fertigung kann die Umformung von Blechen auch mithilfe von Wirkmedien realisiert werden. Verfahren wie die Hochdruckblechumformung und das hydromechanische Tiefziehen kommen hier zum Einsatz und bieten verschiedene Vorteile. Zum einen können durch geringere Reibung höhere Umformgrade erreicht werden. Des Weiteren können komplexere Geometrien gefertigt und eine bessere Oberflächengüte erzielt werden. Aufgrund dieser Vorteile ergeben sich mehr Freiheiten bei der Konstruktion und Fertigung von Bauteilen, so dass die Umformverfahren mit Wirkmedien immer mehr an Bedeutung gewinnen.


Umformtechnische Fügeverfahren

Umformtechnische Fügeverfahren gewinnen in der Produktion vermehrt an Bedeutung. Unterschieden wird zwischen Verfahren, welche mit oder ohne Verbindungselementen Bauteile form- und/oder kraftschlüssig verbinden. Dies erfolgt meist ohne Wärmeeinbringung. Zu den typischen Vertretern des mechanischen Fügens gehören einerseits lösbare Verbindungen (z.B. Verschraubung) und andererseits das Fügen durch Umformen (z.B. Nieten, Clinchen, Knickbauchen).

Ein Schwerpunkt der Untersuchungen am Lehrstuhl ist hier vor allem das Fügen durch Knickbauchen. Auf diesem Gebiet konzentrieren sich die Forschungsaktivitäten u.a. auf die Prozessoptimierung sowie die Erweiterung des Anwendungsspektrums dieses Fügeverfahrens. Fügen durch Knickbauchen kommt bei der Verbindung zwischen Rohren/Profilen und Blechen zum Einsatz. Es zeichnet sich vor allem durch Vorteile bei der Herstellung von Mischverbindungen und der Prozessführung (kurze Taktzeit, geringer Energiebedarf) aus. Außerdem kommt es nicht zu einer thermischen Beeinflussung der Materialeigenschaften, was das Fügen von z.B. hochfesten Stählen ermöglicht.