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Umformtechnik

Umformverfahren zeigen neue Flexibilität

| Autor: Stéphane Itasse

Komplizierte Umformteile wie dieser Abgastrichter lassen sich mittels Innenhochdruckumformen realisieren. Das Verfahren erlebt derzeit eine Renaissance.
Komplizierte Umformteile wie dieser Abgastrichter lassen sich mittels Innenhochdruckumformen realisieren. Das Verfahren erlebt derzeit eine Renaissance. (Bild: Salzgitter Hydroforming/Dirk Diessel)

Leichtbau, kleinere Serien oder festere Materialien: Für viele aktuelle Herausforderungen in der Industrie hat die Umformtechnik eine Antwort parat. Auf der 22. Sächsischen Fachtagung Umformtechnik (SFU)/5. International Conference on Accuracy in Forming Technology (ICAFT) zeigten die Referenten einige Möglichkeiten.

Das Innenhochdruckumformen gibt es nicht nur noch, es erlebt sogar eine Renaissance“, berichtete Peter Freytag von Salzgitter Hydroforming – seit 2011 nehme in Europa sowohl die Zahl der Pressen zum Innenhochdruckumformen (IHU) als auch ihre Produktivität wieder zu. Laut seinem Vortrag ist das IHU-Verfahren „eigentlich bestechend einfach“. Das Vormaterial, meist geschweißte Rohre aus Stahl oder stranggepresste Aluminiumhohlprofile, wird mit einer Flüssigkeit oder einem Gas gefüllt. „In der Praxis wird mit Drücken bis 3000 bar und Schließkräften bis 5000 t gearbeitet“, sagte Freytag. Die Prozessketten umfassten auch das Vorformen, die Wärmebehandlung, Beschnitte, Zerspanung, Rohrendenbearbeitung, Rollieren sowie Waschen und Konservieren. „Beim IHU ist es das Geheimnis, lange Taktzeiten durch Mehrfachkavitäten zu kompensieren, damit man wettbewerbsfähig bleiben kann“, erläuterte er.

Angesichts der heutigen Anforderungen in der Industrie würden IHU-Bauteile eine ganze Reihe von Vorteilen bieten. Freytag nannte hochsteife Strukturen, verbunden mit sehr großen Umformgraden – ideal für Leichtbaukomponenten. Zudem ließen sich mit IHU homogene Wandstärkenverläufe, eine anspruchsvolle Endenbearbeitung, hochgenaue Bauteilverläufe, dünnwandige Leichtbaustrukturen, enge Biegeradien, eine hohe Steifigkeit, exakte Lochpositionen und ein hochgenauer Bauteilverlauf realisieren. Ihre Bedeutung nehme daher nicht nur im Fahrwerk von Automobilen, sondern auch in Karosserien zu, außerdem in der Wärmetechnik.

Innenhochdruckumformung könnte drei weitere Bereiche erschließen

Für die weitere Entwicklung der IHU machte Freytag drei Bereiche aus: die temperierte IHU, hydrogeformte, stromführende Komponenten und die Bearbeitung von hochmanganhaltigen Stählen. In der temperierten IHU erfolge die Umformung über ein Gas, meist Stickstoff. Das Verfahren zeige positive Effekte bei härtbaren Stählen und auch bei ferritischen Edelstählen. „In Versuchen konnten wir ein serienähnliches Abgasteil mit 21 % Umfangsdehnung herstellen. Die Vorteile zum Serienreferenzteil waren, dass wir durch die Erwärmung nur eine statt zwei IHU-Stufen benötigten und mit einem Druck von 600 statt von 2000 bar auskamen, was wiederum auf einer kleineren Presse realisierbar war“, sagte Freytag.

Getrieben von der Elektromobilität sieht er zudem Potenzial für stromführende IHU-Komponenten. In einem Vorentwicklungsprojekt hatte Salzgitter Hydroforming aus Kupfer ein Führungsstück für Steckverbinder hergestellt. „Die einteilige Form sichert eine hohe mechanische Stabilität, eine integrierte Zugentlastung und einen schwimmenden Kontakt mit optimaler Beweglichkeit“, erläuterte Freytag. Hochmanganhaltige Stähle schließlich ließen sich angesichts ihrer Festigkeit mittels IHU stark dehnen. Bei Rohren im Versuchsmaßstab seien die Kennwerte des Grundmaterials bei Dehnungen von 60 % im Wesentlichen erhalten geblieben. „Bei der Schweißnaht sind wir da bei Weitem noch nicht“, erläuterte Freytag. Entwicklungsziel bei Salzgitter Hydroforming sei, aus hochmanganhaltigen Stählen Strukturkomponenten mit deutlich höheren Festigkeiten herzustellen.

Umformer müssen sich auf sinkende Losgrößen und mehr Varianten einstellen

„Wir müssen uns dem Trend zu sinkenden Losgrößen bei steigender Variantenvielfalt stellen“, forderte Dr. Verena Kräusel, TU Chemnitz, von den Umformern. Eine Möglichkeit dazu seien selbst angetriebene Werkzeuge. Damit ist nach ihrer Auskunft ein Werkzeugsystem schnell an unterschiedliche Produktionsschritte anpassbar, die Anpassung erfolge durch unterschiedliche Profile in unterschiedliche Bewegungsrichtungen. Um den Leichtbaugedanken im Werkzeug umzusetzen, gelte es, Führungselemente und Plattenaufbau im Werkzeug zu minimieren.

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