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Warmumformung

Formhärten als Trendthema des automobilen Leichtbaus

| Autor / Redakteur: Dietmar Kuhn / Dietmar Kuhn

(Bild: Schuler)

Automobile werden von einer Generation zur nächsten oft einige kg schwerer, weil eine immer umfangreichere Komfortausstattung ihr Tribut zollt. Mit dem Golf VII ist es VW erstmals gelungen diese Gewichtsspirale umzukehren. Möglich wurde dies durch konsequenten Leichtbau wie dem Formhärten.

Doch wie funktioniert das Formhärten eigentlich genau? „Platinen oder vorgeformte Bauteile werden in einem Ofen auf 930 °C erwärmt“, erklärt Schuler-Vertriebsleiter Jens Aspacher. „Die erwärmten Platinen müssen dann so schnell wie möglich in die Presse gelangen, um eine starke Abkühlung an der Luft zu verhindern.“ Nur 10 bis 12 s bleibt dafür Zeit. Während der Umformung bleibt die Presse für einige weitere Sekunden geschlossen: „In dieser Zeit werden die Bauteile gekühlt und dabei gehärtet“, so Aspacher.

Schuler unterstützt Kunden auch mit Werkzeugen zur Warmumformung

Die Zykluszeit reicht von 8 bis 15 s, doch durch das Zwei-Stößel-Konzept beispielsweise von Schuler lässt sich die Produktivität von acht Hüben pro Minute verdoppeln. „Entscheidend für die hohe Qualität und eine kurze Zykluszeit ist der schnelle Wärmeübergang vom heißen Bauteil in das Kühlwasser“, betont der Experte. „Das schwächste Glied dieser Kette bestimmt den Takt.“

„Einflussfaktoren auf die Kühlzeit sind unter anderem die eingebrachte Energie, die maßgeblich von der Platinenstärke abhängt, sowie der Wärmeübergang zwischen Platine und Werkzeug“, zählt Dr. Dirk Haller von Schuler auf. „Weitere Faktoren sind die Wärmeleitfähigkeit des Werkzeugs und die Energieabführung, also zum Beispiel die Anzahl der Kühlkanäle, die Temperatur des Kühlmediums und die Durchströmung der Kühlkanäle.“

Dirk Haller arbeitet im Technologiefeld Process Technology, der bislang knapp 50 Werkzeuge für das Presshärten konstruiert, gebaut und ausgeliefert hat – unter anderem für Fiat und VW, SSDT in China und Proton in Malaysia. Zum Beschneiden der pressgehärteten Bauteile wurden 30 weitere Werkzeuge hergestellt. Die Experten unterstützen ihre Kunden nicht nur durch den Bau des Werkzeugs und seinem Tryout, sondern auch beim Anlauf der Produktion – zum Beispiel durch das Training des Kundenpersonals – sowie in der Kleinserienfertigung.

Höherer Anpressdruck steigert Ausbringungsleistung beim Formhärten

Grundsätzlich gelte: Je höher der Anpressdruck, desto schneller der Wärmeübergang und desto kürzer die Kühlzeit – und desto höher die Ausbringungsleistung. „In der Regel wird durch Federpakete, Stickstofffedern oder Hydraulikzylinder im Werkzeug oder eine Zieheinrichtung in der Presse dieser Anpressdruck erzeugt“, sagt Haller. „Durch starke Erhöhung des Anpressdrucks mithilfe von PCH-Kissen beziehungsweise PCH-Werkzeug, Optimierung der Kühlkanäle und die bauteilspezifische Auswahl des Werkzeugstahls ist es uns gelungen, den Wärmeübergang weiter zu beschleunigen und damit die Zykluszeiten drastisch zu reduzieren.“ PCH steht für „Pressure Controlled Hardening“: So hat Schuler seine Weiterentwicklung des klassischen Formhärtens genannt.

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