Wirtschaftlich Kaltmassivumformen

Kosten drücken überall - auch dort, wo die vermeintlich „rohen Kräfte“ sinnvoll walten - nämlich in der Kaltmassivumformung. Die gleichnamige...

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Kosten drücken überall – auch dort, wo die vermeintlich „rohen Kräfte“ sinnvoll walten – nämlich in der Kaltmassivumformung. Die gleichnamige VDI-Veranstaltung bot dazu bemerkenswerte Einsichten. Wirtschaftlich Kaltmas- sivumformen“ - das ist kein alter Hut. Aber dennoch, so legte es der Veranstaltungs-Moderator Prof. Peter Groche vom Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen in Darmstadt eindeutig klar, gab es beim VDI-Jahrestreffen der Kaltmassivumformer im Jahr 1982, damals in Basel, schon einmal diesen Veranstaltungstitel. Also kann man daraus schließen, dass die Kosten auch schon vor über 20 Jahren die Umformer bewegten. Allerdings, so sei hier angemerkt, ging es damals teilweise noch um andere Techniken - manche sogar, wie beispielsweise die Simualtionstechnik, gab es noch gar nicht.Der Fortschritt findet in winzigen Schritten stattUnd dennoch lässt sich auch heute der Kostenzwang mit den dahinter stehenden Forderungen auf drei Kernaussagen reduzieren:- Sparsamkeitsprinzip,- Ergiebigkeitsprinzip,- Optimalprinzip.In einem packenden und rhetorisch begeisternden Referat zog Horst Schmidt von der Sieber Forming Solutions GmbH in Henstedt-Ulzburg vom Leder. „Wirtschaftlich Umformen durch Kombination bekannter Verfahren mit neueren Erkenntnissen“ - so lautete der Titel seines Vortrages. Was sich inhaltlich dahinter verbirgt, sind diverse Kernaussagen, die für den gesamten Bereich der Kaltmassivumformer gelten. Als erste und eine der wichtigsten Thesen gilt: „Der Fortschritt auf dem Gebiet der Massivumformung findet nicht mehr im rasanten Tempo, sondern vielmehr in winzigen Schritten statt“, so Ingenieur Schmidt. Es bleibt demnach dem Geschick und der Erfahrung des Umformingeni-eurs überlassen Stadienplanung, Werkzeuggestaltung und Werkzeugherstellung optimal zu kombinieren und auf die verfügbaren Werkzeugstoffe abzustimmen. Hilfreich ist es dabei, intern vorhandene und extern veröffentlichte Erkenntnisse zu nutzen. Zu Letzteren bemerkte Schmidt: „Es macht sich leider eine immer größere Zurückhaltung im Erfahrungsaustausch bemerkbar, die möglicherweise auch auf die Rücksichtnahme der jeweiligen Kunden zurückzuführen ist.Einzige Erfolgskontrolle ist dabei die Wirtschaftlichkeit der Pressteilherstellung selbst, meint Schmidt. Das Hinterfragen erfolgreicher Maßnahmen auf theoretisch erklärbare Ursachen unterbleibt unter Zeitdruck leider häufig und damit auch eine Dokumentation und eine weiterführende Nutzung.Mehr Prozessqualität durch Computer-SimulationTrotz allem zeigte Schmidt Schritt für Schritt die Optimierung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten an verschiedenen Bauteilen auf, für die ja sein Unternehmen, die Sieber Forming Solutions, prädestiniert ist.Ein Hilfsmittel, das dem Bauteilentwickler heute zur Verfügung steht ist die Simulationstechnik. „Optimierung der Technologie des Kaltumformens mit Hilfe Finiter-Elemente-Simulation“ lautete denn auch das Thema von Hendrik Muntinga, Inhaber eines Ingenieurbüros in Herscheid und Vertreter des russischen Simulationssoftware-Entwicklers Quantor Form Ltd. aus Moskau.Mit diesem Vortrag zeigte Muntinga einen gangbaren Weg zur Verbesserung der Prozessqualität beim Warm- und Kaltumformen sowie eine mögliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit durch die numerische Simulation auf. Basis der Empfehlungen waren die Hauptprobleme, die bei jedem Umformer anstehen:- stabile Produktqualität,- hohe Werkzeugstandzeiten,- hohe Präzision.Dies alles kann durch eine Verbesserung der Prozesse, der eine Optimierung der Vorformoperationen und Werkzeugkonstruktion zu Grunde liegen, erreicht werden. Dabei werden Fließfehler beseitigt, Spannungskonzentrationen verringert und Radien und Hohlkehlen optimiert.Die Finite-Elemente-Simulation gestattet es in diesem Zusammenhang, den jeweils optimalen Überdeckungsgrad zu finden, der eine Druckspannung in harten, aber spröden Einsätzen bei der momentanen Umformkraft erzeugt. Die Simulation generiert ebenfalls eine Gesenkkontur, die elastische Deformationen an Werkzeugen kompensiert und dadurch die Herstellung eines geometrisch exakten Bauteils gewährleistet.Rationell Fließpressen auf der ColdmaticMuntingas Beitrag wurde durch zahlreiche praktische Beispiele und der guten Visualisierung lebendig. Optimierung der Bauteile und der Werkzeuge sind aber nur zwei Seiten der Massivumformung. Doch diese ist vielseitig. So gesellte sich mit dem Beitrag von Thomas Christoffel von der Hatebur Umformtechnik AG in Reinach ein Maschinenbauer in die Runde der Vortragenden.Ganz nah an der Realität war dieser Vortrag mit dem Thema: „Fließpressen von Sondengehäusen auf Hatebur-Coldmatic“. Coldmatic ist eine Baureihe von horizontalen Umformmaschinen für die Kalt- und Warmmassivumformung, die es je nach Bauteilgröße in unterschiedlichen Ausführungen gibt.Auf eben einer dieser Maschinen musste ein fließgepresstes Sondergehäuse mit dem Ausgangswerkstoff X 8Cr 17 (DIN 1.4006) wirtschaftlich hergestellt werden, da dieses Teil in hohen Stückzahlen in der Automobilindustrie Verwendung findet. Christoffel beschrieb den Projektierungs- und Entwicklungsweg dieses Bauteils sehr plastisch. Ausgehend von der Maschine, dem Werkzeug, dem Werkstück und dem genannten Werkstoff zog er den chronologischen Faden, der dann in einem optimalen Ergebnis endete. Dort stand eine erfolgreiche Verfahrensentwicklung mit über 80000 Teilen, die auf einer Hatebur-Coldmatic AKP 4-5 mit einer Hubzahl von 120 pro min und bei 400 °C gepresst wurden. Dabei entsprach die Innenkontur absolut der geforderten Endkontur, die Außenkontur musste an gewissen Stellen nachgearbeitet werden.Massiv Kosten senken ist das Gebot der StundeAnhand dieser drei Beispiele wird bereits sichtbar unter welchen Berücksichtigungen der Massivumformer zu einem optimalen Bauteil gelangen kann. Kosten senken - ein Thema, das nicht nur die Kaltmas- sivumformer auch in den nächsten zwanzig Jahren begleiten wird. Auf weitere interessante und zum Teil für manchen Umformer überlebenswichtige Informationen kann hier aus Platzgründen jedoch nicht eingegangen werden. Interessenten sollten sich aber unbedingt den Tagungsband besorgen.