Know-how macht Verfahren erschwinglich

Wissenschaftler am Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart haben ein neues Werkzeugkonzept entwickelt, das ein Blech zunächst reckt und danach tiefzieht. Das Besondere daran ist der vergleichsweise einfache Aufbau des Werkzeugs: Es besteht aus zwei Hälften, zwischen denen sich das zu verformende Blech, die Platine, befindet. Um das Bauteil zu fertigen, brauchen die beiden Werkzeugteile nur mit 2000 kN aneinander gepresst zu werden.

Für das eigentliche Werkzeug ist durch dieses Verfahren nach Angaben der Wissenschaftler nur ein geringer anlagentechnischer Aufwand erforderlich. Eine einfach wirkende Presse, die auch für andere Werkzeuge eingesetzt werden kann, reicht für diese Aufgabe aus. Daher bleiben die Herstellungs- und Materialkosten für das Ziehwerkzeug niedrig, und es wird für kleinere und mittlere Betriebe erschwinglich.

Auch das Produkt bekommt mit diesem Verfahren besondere Eigenschaften: Es soll eine sehr hohe Festigkeit erhalten. Wenn das verarbeitete Blech im Automobilbau eingesetzt wird, bedeutet dies beispielsweise, dass die Gefahr sinkt, als Folge von Hagelschlag eine Beule in der Karosserie zu finden. Für das neue Verfahren entwickelten die Forscher ineinandergreifende lamellenartige Formelemente an den Seiten der Werkzeughälften.

Durch deren spezifische Geometrie wird das Blech in den Verbund der Formelemente gezogen, sobald sich die Presse schließt, und zunächst eben gereckt und danach tiefgezogen. Beide Prozessschritte erfolgen im selben Pressenhub. Beim sogenannten ebenen Recken ist die Spannungsverteilung in der Platine nahezu homogen, was eine gleichmäßige Verfestigung bewirkt. Sie drückt sich in einer plastischen Dehnung von mindestens 6 % in der Bauteilmitte aus. Durch diese Vorverfestigung, die vor dem eigentlichen Umformvorgang stattfindet, erhöht sich die Abformgenauigkeit deutlich. Auch die mechanische Widerstandsfähigkeit schwach gekrümmter Bauteile steigt.

Die besondere Geometrie der Formelemente bewirkt zudem, dass die für den Reckvorgang erforderliche Zugkraft erreicht wird und ebenso die Rückhaltekräfte, die für den nachfolgenden Tiefziehvorgang gebraucht werden. Auf den Einsatz eines Blechhalters kann dadurch ebenso verzichtet werden wie auf die damit verbundene Einarbeitung des Werkszeugs.

Die neuentwickelte Technik hat sich am Institut für Umformtechnik unter dem Namen SCS (Short-Cycle-Stretch-Forming) etabliert. Das Konzept befindet sich nach Auskunft der Stuttgarter in einem seriennahen Stadium. Aktuelle Forschungsarbeiten zu diesem Thema konzentrieren sich auf die Prozessrobustheit und den Werkzeugverschleiß. op

Weitere Informationen: Dipl.-Ing. Dejan Vlahovic, Institut für Umformtechnik, Universität Stuttgart, Tel. (0711) 685-83808,

Mit ihren Werkzeugen wollen die Forscher den Prozess des kombinierten Streck- und Tiefziehens für kleine Zulieferunternehmen der Automobilindustrie erschließen. Diese können für einen Auftrag mit geringen Stückzahlen keine aufwendige Anlage anschaffen. Die neuen Werkzeuge kommen ohne hydraulisch bewegte Teile aus und brauchen damit keine spezielle Steuerung in der Maschine. Derzeit bereiten die Forscher mit einem Industriepartner Serienwerkzeuge vor.