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Forscher reduzieren Energiebedarf bei Umformen und Zerspanen

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
COSCOM Computer GmbH
conplement AG
FORCAM ENISCO GmbH

Weniger Energiebedarf bei der Blechumformung

Das Presshärten etwa kombiniert die Vorteile der Umformung und der Wärmebehandlung in einem einzigen Schritt. Es erlaubt die Herstellung hochfester und gleichzeitig sehr leichter Karosserieteile, was beispielsweise B-Säulen für Automobile betrifft. So wurde ein Bor-Mangan-Blech auf über 900 °C erwärmt und anschließend umgeformt und abgekühlt. Durch die schnelle Abkühlung des Bauteils während und nach der Umformung wandelt sich das Metallgefüge in eine martensitische Struktur um, was zu einer höheren Härte und damit Festigkeit führt. Dieser Herstellungsprozess hat aber einen relativ hohen Energiebedarf. Die Frage nach Einsparmöglichkeiten liege also nahe. Für eine datenbasierte Prozesssteuerung erfassten die Projektpartner alle praxisrelevanten Fertigungsdaten aus Einzelprozessen sowie Prozessketten und erstellten daraus Modelle zur Vorhersage von Energiebedarf und Bauteilqualität in verschiedenen Optimierungsszenarien. Als besonders hilfreich erwiesen sich hybride Prozessmodelle auf Basis des sogenannten digitalen Zwillings. Dabe kam heraus, dass ein Energieeinsparpotenzial von bis zu 20 Prozent winkt, das sich aus der Kombination mehrerer angepasster Prozessparameter ergibt.

Optimierte Kaltumformung mit einer Rundknetanlage

Rundknetanlagen wiederum kommen für die spanlose und wirtschafltliche Produktion von Leichtbauteilen zum Einsatz. Das Grundprinzip des Rundknetens beruht auf einer zyklischen Bewegung mehrerer Werkzeugsegmente, die in schneller Folge radial auf das Werkstück einwirken. Das Material wird dadurch plastisch verformt, woraus vor allem rotationssymmetrische Bauteile entstehen. Das Rundkneten ist für die Herstellung zahlreicher Bauteile geeignet. Typische Anwendungsbeispiele im Automobilbereich sind zum Beispiel Lenkspindeln, Antriebswellen und Airbagzylinder. Aber auch Bauteile für Flugzeugtriebwerke oder -fahrwerke sind mit dem Rundkneten hochpräzise herstellbar. „EmulDan“ konnte auch für dieses Umformverfahren erhebliches Energieeinsparpotenzial aufzeigen. So entstand ein Softwaretool zur Datenverarbeitung, das die selbstlernende Prozesskorrektur ermöglicht und geeignete Modelle für Prognosen erstellt. Für die Praxis bedeute das ein besseres Prozessverständnis und die Chance auf einen um bis zu 70 Prozent reduzierten Energiebedarf.

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