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Das Verstemmverfahren ist durch hohe Prozesskräfte gekennzeichnet, welche den Einsatz des Fügeverfahrens stark eingrenzen. Die Überlagerung mechanischer Füge- und Umformprozesse mit Ultraschall zeigt großes Potential Fügekräfte zu reduzieren und damit Prozessgrenzen zu erweitern. Mangelnde Prozesskenntnisse verhindern jedoch bislang die industrielle Anwendung ultraschallüberlagerter Verfahren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein grundlegendes Prozessverständnis für den ultraschallüberlagerten Verstemmprozess an hochlegiertem Edelstahl erarbeitet und die kraftreduzierenden Wirkmechanismen der Schwingungsüberlagerung identifiziert. Durch die Ultraschallüberlagerung konnte dabei im Experiment die Prozesskraft um bis zu 59 %, bei vergleichbarer Verbindungsfestigkeit gesenkt werden. Die maßgeblichen Mechanismen der Kraftreduzierung konnten auf dynamische Einflüsse über das Superpositionsprinzip sowie tribologische Einflüsse durch eine verringerte Oberflächenreibung zurückgeführt werden. Überdies führt eine leichte Taumelbewegung des Umformstempels, bedingt durch die dynamische Anregung, für eine zusätzliche Reduzierung der Prozesskraft. In Kombination mit der vergleichbaren Verbindungsfestigkeit birgt die reduzierte Verstemmkraft ein beträchtliches Potential zur Erweiterung der Prozessgrenzen des Fügeverfahrens., The staking process is characterized by high process forces, which severely limit the use of the joining process. The superimposing of mechanical joining and forming processes with ultrasonics demonstrate great potential in reducing process forces, which could expand the process limits of the staking process. However, a lack of process knowledge has so far prevented the industrial application of ultrasonic superimposed processes. The central purpose of this thesis is a basic process understanding for the ultrasonic superimposed staking process on the high-alloy stainless steel and the identification of force-reducing mechanisms of the vibration superimposition. In the experiment, the superimposed ultrasonics led to a reduction in the process force up to 59 % and still having a comparable joint strength. Dynamic influences via the superposition principle and tribological influences due to reduced surface friction could be proven to be the decisive mechanisms for the force reduction. In addition, the slight wobbling movement of the forming punch ensures an additional reduction in the process force. The reduced staking force during establishing the joint connection in combination with the comparable resilience offers the considerable potential of expanding the process limits., FAU Studien aus dem Maschinenbau; 423

Ein effizienter Ressourceneinsatz hat vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und steigendem Bedarf nach Konsumgütern in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies erfordert nachhaltigere und flexiblere industrielle Produktionsprozesse. Eine Strategie, um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist der Einsatz neuartiger Fertigungsprozesse wie der additiven Fertigung. Die additive Fertigung bietet ein enormes Potential zur Flexibilisierung und Individualisierung von Produkten mit gesteigertem Mehrwert. Diese ist nach heutigem Stand allerdings mit langen Fertigungszeiten und geringerer Produktivität bei hohen Stückzahlen im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie dem Umformen verbunden. Die Kombination der additiven Fertigung mit der Umformung zur Herstellung hybrider Bauteile bietet die Möglichkeit, die spezifischen Vorteile beider Technologien auszuschöpfen. Das im Rahmen der Arbeit verfolgte Ziel ist es daher, ein grundlegendes Verständnis über die Umformbarkeit hybrider Bauteile zu erhalten. Den Ausgangspunkt der Untersuchungen bildet die systematische Analyse von Einflussgrößen bei der Herstellung additiv gefertigter Strukturen auf einem Blechgrundkörper durch pulverbettbasiertes Schmelzen mittels Laser (PBF-LB/M). Die hybriden Bauteile werden anschließend hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften und Gefüge charakterisiert. Die Umformbarkeit wird mittels freiem Biegen bewertet. Dadurch ist es möglich, die Formgebung anhand von Geometrie, Formänderungsverteilung, Materialfluss und Spannungszustand zu analysieren. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend auf ein Demonstratorbauteil übertragen und die Identifikation von Potentialen für eine industrielle Anwendung vorgenommen., An efficient use of resources has become increasingly important in recent years due to a growing world population and rising demand for consumer goods. This requires more sustainable and more flexible industrial production processes. One strategy to cope with these challenges is the use of newly developed manufacturing processes such as additive manufacturing. Additive manufacturing offers enormous potential for flexibilization and individualizing of products with increased added value. However, nowadays this is associated with longer production times and lower productivity at high volumes compared to conventional processes such as forming. The combination of additive manufacturing and forming for the production of hybrid components enables exploiting the specific advantages of both technologies. The aim of this work is to receive a fundamental understanding of the formability of hybrid components. The investigations start with the systematic analysis of influencing variables in the production of additively manufactured structures on a sheet metal base body by powder-bed fusion using a laser beam (PBF-LB/M). Then the hybrid components are characterized regarding their mechanical properties and grain structure. Formability of hybrid parts is evaluated by free bending. This allows the forming to be analyzed in terms of geometry, strain distribution, material flow and stress state. Finally, the knowledge gained is transferred to a demonstrator part and potentials for industrial application are identified., FAU Studien aus dem Maschinenbau; 391

Die Blechmassivumformung als Anwendung von Massivumformverfahren auf Blech vereint die Vorteile der Blech- und Massivumformung. Aus flächigen Halbzeugen werden dünnwandige und folglich leichte Bauteile mit integrierten Funktionselementen, wie Verzahnungen oder Zapfen, durch einen dreidimensionalen Stofffluss ausgeformt. Hierdurch werden dem Ziel des Leichtbaus entsprochen und Systeme mit nachhaltigem Einsatzverhalten realisiert. Um die Effizienz der Blechmassivumformung weiter zu steigern, wird im Rahmen der Arbeit das Fertigen von Funktionsbauteilen aus Bandmaterial erforscht. Durch die Umformung vom Band wird die Ausbringungsmenge im Vergleich zu einer Fertigung aus vorbeschnittenen Ronden gesteigert. Zielsetzung der Arbeit ist es, ein grundlegendes Prozessverständnis für die Blechmassivumformung von Funktionsbauteilen aus Bandmaterial zu erarbeiten. Hierbei werden die bandspezifischen Herausforderungen und deren Ursachen bezüglich des Werkstoffflusses und den Werkzeugbeanspruchungen identifiziert. Aufbauend hierauf werden zur Erweiterung der Prozessgrenzen werkstück-, prozess- sowie werkzeugseitige Maßnahmen zur Stoffflusssteuerung bei der Umformung von Bandmaterial erforscht. Bei verschleißkritischen Maßnahmen wird deren Einsatzverhalten in Standmengenversuchen analysiert und die Eignung der Maßnahmen für die Fertigung einer hohen Stückzahl an Bauteilen nachgewiesen. Aus den Ergebnissen der Arbeit werden abschließend anwendungsbezogene Hinweise für die Blechmassivumformung von Funktionsbauteilen aus Bandmaterial abgeleitet., Sheet-bulk metal forming as an application of bulk forming processes to sheet metal combines the advantages of sheet and bulk metal forming. Thin-walled and thus lightweight components with integrated functional elements, such as gears or pins, are formed from flat semi-finished products by means of a three-dimensional material flow. This meets the goal of lightweight construction and realizes systems with sustainable application behavior. In order to further increase the efficiency of sheet-bulk metal forming, the production of functional components from coil is being researched as part of the work. Forming from coil increases the output quantity compared to manufacturing with pre-cut blanks. The objective of this work is to develop a basic process understanding for the forming of functional components from coil. In this context, the coil-specific challenges and their causes with regard to the material flow and the tool loads are identified. Based on this, workpiece-, process- and tool-sided measures for material flow control are researched in order to extend the process limits. In the case of wear-critical measures, their application behavior is investigated in tool life tests and the suitability of the measures for the production of a high number of components is demonstrated. Finally, the results of the work are used to derive application-related recommendations for the sheet-bulk metal forming of functional components made from coil., FAU Studien aus dem Maschinenbau; 405

Eine wesentliche Herausforderung bei der Herstellung von Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen im Montagespritzguss ist die eingeschränkte Mediendichtheit aufgrund der chemischen Inkompatibilität der beiden Werkstoffe. Der Einsatz strukturierter, metallischer Einleger hat in diesem Zusammenhang ein großes Potential die Dichtheit zu steigern. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher die umformtechnische Strukturierung metallischer Einleger im Folgeverbundwerkzeug als hoch effizientes Fertigungsverfahren untersucht. Ziel dieser Arbeit ist ein Verständnis für die Herstellbarkeit strukturierter Einleger aufzubauen und die Prozessgrenzen abzuleiten im Hinblick auf die funktionsgerechte Auslegung. Anhand der Untersuchungen zum Verrunden der Schnittkanten mittels Prägen wurde die Querschnittsfläche des Einlegers als wichtigste Einflussgröße auf die Formfüllung und somit auf die Abbildungsgenauigkeit identifiziert. Bei den Untersuchungen zum Einprägen von Quernuten in die Einlegeroberfläche konnte durch die Gliederung des Werkstoffflusses in axiale und laterale Richtung, ein ganzheitliches Verständnis hinsichtlich der Ausformung der Nuten sowie der Längung und Breitung der Einleger geschaffen werden. Gerade die Breitung wird in diesem Zusammenhang durch die vorherrschenden Fließbehinderungen stark beeinflusst. Abschließend wurden die Untersuchungsergebnisse der umformtechnischen Strukturierung anhand der resultierenden Dichtheit umspritzter Einleger eingeordnet und eine Erhöhung der Dichtwirkung aufgezeigt. Dadurch wird ein Beitrag zur Entwicklung und Fertigung widerstandfähiger elektronischer Systeme geleistet., A major challenge in the production of polymer-metal hybrid parts using assembly injection molding is the limited media tightness due to the chemical incompatibility of the two materials. However, the use of metal inserts with defined surface structure has great potential to increase the tightness. Therefore, in this work the structuring of metal inserts by forming in a progressive die is investigated as a highly efficient manufacturing process. The aim of this work is to create an understanding of the manufacturability of structured inserts and to identify the process limits in regard to a functional design. Based on the investigations of rounding the cutting edges by embossing, the cross section of the metal insert was identified as the most important influencing variable on the die filling and thus on the forming accuracy. Within the investigations of the embossing of transverse grooves on the surface of the insert, a holistic understanding is created with regard to the resulting groove geometry and the axial and lateral elongation of the inserts. This is based on the examination of the material flow into axial and lateral directions. In this context, the resulting width in particular is strongly influenced by the prevailing flow restrictions. Finally, the results of the investigation of the structuring of metal inserts by forming are evaluated on the basis of the tightness of overmolded inserts and an increase in the sealing effect is shown. This contributes to the development and manufacturing of resilient electronic systems., FAU Studien aus dem Maschinenbau; 395

Der industrielle Fertigungsprozess von Blechformteilen unterliegt dem Einfluss einer Vielzahl von Parameterschwankungen, die das Umformergebnis signifikant mitbestimmen. Daher treten Qualitätsprobleme scheinbar zufällig auf und verursachen Ausschuss und einen Verlust an Produktivität. Ein vielversprechendes Mittel zur Verbesserung derartiger Prozesse ist der Einsatz von Datenanalysen und lernenden Algorithmen, die jedoch eine große Datenmenge voraussetzten. Bisher fehlten die Datenbasis und geeignete Möglichkeiten zur Datenerfassung für den Einsatz dieser Methoden. In dieser Arbeit wurde eine allgemeingültige und übertragbare Methode zur Erfassung und Speicherung relevanter Einfluss- und Ergebnisgrößen des Herstellprozesses von Blechformteilen entwickelt. Die Methode und die resultierenden Daten sind die Grundlage für die Analyse von Zusammenhängen im Prozess, die Vorhersage der Qualität durch maschinelles Lernen und die Berechnung geeigneter Maschineneinstellungen. Diese Anwendungen wurden in der Arbeit erprobt und die Ergebnisse bewertet. Dadurch konnten die Funktionalität der Datenerfassung und die erwarteten Potentiale bestätigt werden., The process of industrially producing shaped sheet metal parts is influenced by a large number of fluctuating factors. Therefore, quality problems appear to occur randomly and cause defective parts and a loss of productivity. A suitable way to improve these processes is the application of data analysis and statistical methods like machine learning, which require a large amount of data. So far, the data base and suitable methods for data acquisition are lacking for the use of these methods. Therefore, in this work, a generally valid and transferable method for recording and saving relevant influencing and resultant variables during the series production of sheet metal parts has been developed. This method and the resulting data are the basis for the analysis of correlations in the process, the prediction of quality by learning algorithms and the calculation of suitable press settings. These use cases were tested in the work and the results were evaluated. Thus, the functionality of the data acquisition and the expected potentials could be confirmed., FAU Studien aus dem Maschinenbau, 338

Das kumulative Walzplattieren ist ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Blechhalbzeugen mit ultrafeinkörnigem Gefüge. Vor dem Hintergrund des Leichtbaugedankens ist die erzielbare Festigkeitssteigerung ein bedeutender Vorteil. Der industriellen Umsetzung des Verfahrens stehen insbesondere fehlende Kenntnisse zum Werkstoffverhalten der hochfesten mehrlagigen Halbzeuge in Umformprozessen entgegen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Bewertung der Umformeigenschaften der ultrafeinkörnigen Aluminiumlegierung AA6014. Hierzu werden die resultierenden Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit der Prozessparameter der Halbzeugherstellung untersucht. Im Fokus steht ein neuer Ansatz zur Temperierung der Arbeitswalzen im Walzprozess. Anhand der formgebenden Prozesse Tiefziehen und Biegen werden die Umformeigenschaften sowie die Formgebungsgrenzen analysiert. Abschließend wird der bekannte Ansatz der Tailor Heat Treated Blanks-Technologie zur Erweiterung der Formgebungsgrenzen, infolge einer lokalen Kurzzeitwärmebehandlung, auf die mehrlagige, hochfeste Aluminiumlegierung AA6014 übertragen. Auf Basis der Ergebnisse dieser Arbeit wird die Leistungsfähigkeit der untersuchten Werkstoffe für den Einsatz in der Umformtechnik nachgewiesen. Die Erhöhung des Leichtbaupotentials durch eine signifikante Steigerung der spezifischen Festigkeit von Blechhalbzeugen kann einen Beitrag leisten, um den hohen Anforderungen an zukünftige Mobilitätskonzepte gerecht zu werden. Accumulative Roll Bonding is a well-known process for the production of semi-finished sheet material with an ultra-fine grained microstructure. Against the background of lightweight design, the increase in strength that can be achieved is a significant advantage. The industrial implementation of the process is prevented by a lack of knowledge of the material behavior of the high-strength, multi-layered sheet material in forming processes. The aim of this work is the evaluation of the forming properties of the ultra-fine grained aluminum alloy AA6014. For this purpose, the resulting material properties are examined depending on the parameters of the Accumulative Roll Bonding process. The focus is on a new approach to tempering the working rolls in the rolling process. The forming properties as well as the forming limits are analyzed based on the processes of deep drawing and bending. Finally, the well-known approach of Tailor Heat Treated Blanks technology to enhance the formability as a result of a local short-term heat treatment is transferred to the multi-layered, high-strength aluminum alloy AA6014. On the basis of the results of this work, the performance of the investigated materials for use in metal forming technology is demonstrated. Increasing the potential for lightweight construction by significantly increasing the specific strength of semi-finished sheet material can make a contribution to meeting the high requirements for future mobility concepts.

Für die Realisierung von individuellen Produkten ist unter Berücksichtigung der Herausforderungen heutiger Generationen eine kosten-, zeit- und ressourceneffiziente Fertigung unverzichtbar. Als möglicher Fertigungsansatz mit hohem Individualisierungspotenzial wurde im Rahmen dieser Arbeit die konventionelle Additive Fertigung herausgearbeitet, welche jedoch durch hohe Fertigungszeiten und limitierte Ressourceneffizienz charakterisiert ist. Zur Erfüllung aller Herausforderungen wird eine kombinierte Prozesskette aus Umformen mit nachfolgender additiver Fertigung und abschließender Wärmebehandlung zur Fertigung von Hybridbauteilen postuliert und untersucht. Wissenschaftlicher Anspruch dieser Arbeit ist in diesem Zusammenhang der Machbarkeitsnachweis, aber auch die grundlagenwissenschaftliche Erforschung dieser Prozesskette. Herangezogen werden dabei die additiven Fertigungsverfahren Laser- und Elektronenstrahlschmelzen und die umformenden Fertigungsverfahren Tiefziehen, superplastisches Umformen und Biegen für eine ausgewählte Titanlegierung. Nowadays, a rising amount of individualized products is requested due to a highly industrialized mankind with growing individual identities. Moreover, our generation faces the challenge of a cost, resource, and time efficient production of goods. One promising manufacturing approach to fulfill these needs is additive manufacturing. Though, additive manufacturing is also subject to some limitations such as a high amount of manufacturing time as well as limited efficiency of the power source. To overcome these disadvantages and to produce individual products a process chain combining conventional manufacturing techniques with conventional manufacturing techniques is presented within this work. The aim is to propound and analyze a process chain which fulfills today’s challenges of sustainable production. Within a determined process chain forming is combined with successive additive manufacturing to produce hybrid metallic parts. Therefore, laser and electron beam melting are investigated as well as various forming technologies such as bending, deep drawing and super plastic forming. As basis of this work these manufacturing technologies are analyzed with focus on their applicability and benefits for the combined process chain.

Die mechanische Schwingungsüberlagerung mit Frequenzen im Ultraschallbereich ist ein bekannter Ansatz zur Reduzierung der Umformkraft. Bisher stellt das mangelnde detaillierte Prozessverständnis jedoch ein Hemmnis für die breite industrielle Anwendung der Technologie dar. Die Untersuchungsschwerpunkte dieser Arbeit liegen in der Identifikation verantwortlicher Wirkmechanismen für das Phänomen der schwingungsbedingten Kraftreduzierung und der Analyse des Schwingungseinflusses auf das Formänderungsvermögen metallischer Werkstoffe. Untersucht werden vier Werkstoffe aus unterschiedlichen Klassen: der martensitische Edelstahl X17CrNi16-2, der Baustahl S235JR, die Aluminiumknetlegierung AW-6082 T6 und die Aluminiumgusslegierung AC-43400. Eine grundlegende Prozessanalyse belegt, dass bei Schwingungsüberlagerung neben der Kraftreduzierung eine signifikante Probenerwärmung auftritt. Zudem wurde ein stark verändertes Umformverhalten festgestellt. Als maßgebliche Mechanismen für die Kraftreduzierung konnten die thermische Entfestigung und werkstoffseitige Einflüsse identifiziert werden. Hinsichtlich des Formänderungsvermögens wurde bei Ultraschallüberlagerung werkstoffunabhängig eine deutliche Reduzierung nachgewiesen. Insbesondere bei versagensunkritischen Umformvorgängen bietet der Einsatz der Technologie demnach beträchtliche Potenziale in Bezug auf eine reduzierte Werkzeug- und Bauteilbelastung sowie eine flexiblere Anlagenauswahl. The superposition of mechanical tool vibrations with frequencies in the ultrasonic range is an approach that enables a considerable reduction of forming forces. So far, however, the incomplete understanding of the detailed process behaviour constrains the technologies broad industrial application. The central purposes of this thesis are the identification of responsible mechanisms for the phenomenon of vibration-based softening and the investigation of the ultrasonic influence on material forming limits. Metallic materials of four different classes are tested: martensitic stainless steel X17CrNi16-2, mild steel S235JR, wrought aluminium AW-6082 T6 and cast aluminium AC-43400. Apart from the known effect of vibration-induced force reduction, substantial specimen heating was recorded in a fundamental process analysis. In addition, a strongly altered forming behaviour was observed. Thermal softening and material-related influences have been identified as crucial mechanisms regarding force reduction. With respect to the forming limits of metallic materials under the influence of ultrasonic vibration, a significant reduction was found for all investigated materials. For the practical application of the technology, this implies potentials concerning reduced tool and workpiece loading as well as a more flexible press selection. This applies in particular to less critical forming operations regarding material failure.

Ein Schlüsselfaktor zur Steigerung der Effizienz im Luftverkehr und zur Intensivierung der zivilen Raumfahrt ist die Weiterentwicklung von Technologien zur kosten- und ressourcenschonenden Herstellung von Strukturteilen. Die Werkstoffgruppe der höchstfesten Aluminiumlegierungen weist ein hohes Potenzial für den Einsatz in Luft- und Raumfahrzeugen auf, innovative Anwendungen werden jedoch durch den aktuellen Stand formgebender Fertigungstechnologien begrenzt. Ein zukunftsweisender Ansatz ist die umformtechnische Herstellung großflächiger, gekrümmter Bauteile ausgehend von ebenen, geschweißten Blechen, sogenannten Tailor Welded Blanks. Entscheidend ist dabei die Kenntnis der Wechselwirkungen entlang der Prozesskette und deren Einfluss auf die finalen Bauteileigenschaften. Die vorliegende Forschungsarbeit bildet mittels gezielter Werkstoffcharakterisierung die Basis für das Verständnis der Wärmebehandlung, Umform- und Fügetechnik. Darüber hinaus wurde eine Methodik zur modellbasierten Bauteil- und Prozessauslegung unter Berücksichtigung mehrkriterieller Randbedingungen entwickelt und deren universelle Übertragbarkeit auf Leichtbaustrukturteile aus höchstfestem Aluminium bewertet. A key factor for an efficiency increase in air plane and space ship manufacturing is the development of technologies for cost and resource efficient production of structural parts. High strength aluminum alloys show a high potential for the use in aerospace applications, nevertheless innovations are limited by the state of the art of shaping technologies. An advanced approach is to form large scale spherical parts from tailor welded blanks. Therefor it is essential to have the knowledge about the interactions along the process chain and be able to calculate their influence on final part properties and quality. Within this scientific work specific material characterization provides the basis for the understanding of heat treatment, forming and joining technology. Furthermore, to be able to fulfill multi criteria specifications in part and process design a methodology based on analytical and numerical models has been introduced and verified according its general applicability for the manufacturing of light-weight structural parts made of high strength aluminum.

Mehrlagige Aluminiumblechwerkstoffe, die mittels des Accumulative Roll Bonding (ARB) Verfahrens hergestellt werden, weisen ein nanokristallines Gefüge sowie verbesserte mechanische Festigkeitskennwerte auf. In Kombination mit prozess- sowie anwendungs-angepassten Eigenschaftsgradienten bieten diese Werkstoffe trotz des zunächst limitierten Umformvermögens das Potential, Gewichtseinsparungen bei Fahrzeugkarosserien erzielen zu können. Zur Ausschöpfung dieses Potentials wird im Rahmen dieser Arbeit zunächst die Hochskalierung des ARB-Prozesses ausgehend vom Labormaßstab untersucht, um die Herstellung großformatiger Platinen zu ermöglichen. Anschließend werden über nach-geschaltete lokale Wärmebehandlungsprozesse der mehrlagigen Bleche spezifische Eigenschaftsverläufe über die Blechebene und in Blechdickenrichtung eingestellt. Diese sollen einerseits durch eine lokale Entfestigung und andererseits durch die örtliche Erhöhung der Bindungsfestigkeit zwischen den Blechlagen zu einer Verbesserung des Umformvermögens dieser Werkstoffe beitragen. Daher werden im nächsten Schritt die Auswirkungen auf das Umformverhalten in Tiefzieh- und Biegeversuchen analysiert und bewertet. Abschließend werden die Wirkmechanismen für Tailor Heat Treated Blanks (THTB) entsprechend der Erkenntnisse dieser Arbeit erweitert sowie Gestaltungsrichtlinien für die Anwendung der verschiedenen Eigenschaftsgradienten bei maßgeschneiderten, mehrlagigen Aluminium¬platinen abgeleitet. Multilayered aluminum sheet metal that is produced using the Accumulative Roll Bonding (ARB) process shows nanocrystalline grain structure and enhanced mechanical strength. Despite limited formability, in combination with process- and application-adapted property gradients these materials offer the potential to achieve weight reduction regarding the car body. For the exploitation of that potential, within the framework of this work at first the upscaling of the ARB process is analyzed starting from the laboratory scale to enable the production of large-scaled blanks. Subsequently, specific property gradients are realized over the sheet plane and in thickness direction applying local heat treatment processes. These should lead to an enhancement of the formability due to local softening on the one hand and the local increase of the bond strength of the layers on the other hand. Therefore, the particular effects on the forming behavior are analyzed and evaluated in deep drawing and bending tests. Finally, the mechanisms for Tailor Heat Treated Blanks (THTB) are extended according to the findings of this work and guidelines for the design of tailored and locally heat treated blanks out of multilayered aluminum are defined.

Die komplexgebogenen Bauteile werden aufgrund der benötigten Prozess-flexibilität immer öfter durch kinematische Freiformbiegeprozesse umgeformt. Das Freiformbiegen ist aber aufgrund des mangelhaften Prozessverständnisses in hohem Maße ungenau und für industriele Applikation zu langsam. Die in dieser Arbeit entwickelte Methodik stellt einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung einer allgemeingültigen Prozessauslegungsstrategie für die Realisierung eines auf dem Rollen-Schubbiegen basierenden Freiformbiegen. Für zeiteffiziente und genaue Ermittlung der Prozessparameter wurde ein neuartiges numerisches Modell vorgestellt, wobei die Modellierung des Einflusses der Maschinenstruktur auf das Biegeergebnis eine besonders wichtige Rolle spielt. Zur Gewährleistung einer hohen Berechnungsgenauigkeit wurden insbesondere genau die elastischen Deformationen der Maschinenstruktur untersucht und in das Modell implementiert. Schließlich wurde das Modell optimiert und mit experimentell gewonnenen Daten validiert. The complex bent tube components are due to required process flexibility increasingly and with preference formed by kinematical freeform tube bending processes. However the lack of process understanding makes the freeform tube bending inaccurate and too slow for the industrial application. Thus, the methodology developed in this work importantly contributes to the implementation of a general valid process design strategy for the industrial realization of a freeform bending based on the roll-push-bending processes. For the time-efficient and accurate determination of the process parameters an innovative numerical model was presented, whereat and considering the bending result the modelling of the machine´s structure plays a particularly important role. Therefore, to ensure a high calculation accuracy, the elastic deformations of the machine´s structure were particular precise examined and implemented in the model. Finally, the model was optimized and validated by experimentally obtained data.