Zu den Haupttrends in der Umformtechnik zählt nach wie vor die Innenhochdruckumformung. Mit einer neuen Variante, dem Hochdruck-Blech-Umformen lassen sich selbst aus zähen Materialien dünnwandige, komplexe Leichtbauteile herstellen.
Blechumformen per Bits und Bytes: Einer der großen Trends in der Umformtechnik ist die Prozesssimulation. Das spiegelt sich besonders bei den Automobilherstellern wider. Bei Audi beispielsweise durchläuft ein Pressteil 50 bis 150 Simulationszyklen vom Design bis zur virtuellen Optimierung. „Das Experiment dient heute oft nur noch dazu, die vom Computer nicht berechenbare Restunsicherheit für die Fertigungspraxis zu bestimmen“, berichtet Dr.-Ing. Frank-Jürgen Kleiner, Oberingenieur am Lehrstuhl für Umformtechnik (LFU) der Universität Dortmund.
Naht also das Ende der Umformanlage zum Erproben, der Try-out-Presse? Testen die Experten bald ihre Entwicklungen nur noch auf virtuellen Pressen? Rein theoretisch wäre dies möglich, doch ist von einem totalen Wegfall etwa der Try-out-Presse nicht auszugehen. „Die Simulation nimmt zwar zu, da auch die Komplexität der Teile wächst“, erläutert Dr. Kleiner. „Dennoch führt die letzte Praxiserprobung zu einer sehr guten Auslastung der Try-out-Pressen.“
Trotz aller Computer-Euphorie: Auch bei den Maschinen steht die Zeit nicht still. Treibende Innovationskraft ist der Leichtbau, der besonders von der Automobilindustrie forciert wird: Bei Blechen und Profilen sollen die Gramms und Kilogramms purzeln – ohne Verluste bei Festigkeit und Steifigkeit der Bauteile und vor allem ohne Mehrkosten.
Besonders für Leichtbaukonzepte in Mischbauweise soll sich die elektromagnetische Umformung eignen. Dabei wird die Wirkenergie eines impulsartigen Magnetfeldes zum berührungslosen Umformen elektrisch gut leitfähiger Metalle wie Alu-minium oder Kupfer genutzt. „Typische Anwendungsgebiete sind neben reinen Umformoperationen auch Füge-, Kalibrier- und Trennoperationen“, so Dr. Kleiner.
Besonders gefragt in der automobilen Massenfertigung ist ein anderes Verfahren: das Innenhochdruckumformen (IHU) oder Hydroforming. Dabei wird ein rohr- oder profilförmiges oder auch flaches Blechteil durch die kraftgebunde Wirkung eines flüssigen Mediums in eine bestimmte Werkzeuggravur gepresst.
„Die jüngste und kraftvollste Variante des Hydroforming ist die Hochdruck-Blech-Umformung oder HBU“, weiß Dr. Detlev Elsinghorst, Geschäftsführer des IHU-Pioniers SPS Siempelkamp Pressen Systeme GmbH & Co., Krefeld. Als Wirkmedium tritt hier Wasser an die Stelle eines starren Stempels, der in konventionellen Pressen das Metall formt.
Das Verfahren soll sich besonders für hochzähe Stähle, Aluminium, Magnesium und Titan eignen. „Es lässt sich überall dort einsetzen, wo diese Werkstoffe zu extrem dünnwandigen, komplexen Leichtbauteilen verarbeitet werden sollen“, erläutert Dr. Elsinghorst. Ein Paradebeispiel sind Benzintanks aus Stahl, die blasgeformte Kunststoff-Tanks ablösen sollen. Der Hintergrund: Die neuen, drastischen Umweltschutzauflagen in Kalifornien schreiben vor, dass ein Fahrzeug in seinem Lebenszyklus nicht mehr als 0,2 l Kohlenwasserstoffe ausdünsten darf. Bei den herkömmlichen Kunststofftanks liegt dieser Wert derzeit bei etwa 80 l.
Als Forschungsinstrument dient eine rund 5 Mio. DM teure HBU-Anlage von Siempelkamp. Der Prototyp, ein 150-t-Koloss, soll noch in diesem Jahr am LFU in Betrieb gehen. Dann lässt sich feststellen, wie sich Werkstücke aus unterschiedlichsten Materialien verhalten, wenn eine Presskraft von 100 000 kN auf sie einwirkt. „Mit diesem System werden wir die Leistungsfähigkeit der HBU auch an realen Bauteilen sorgfältig prüfen können und sind so für den industriellen Einsatz bestens vorbereitet“, blickt Dr. Elsinghorst in die Zukunft. re
Teilen:
