Karosseriebau Hochgeschwindigkeitsbearbeitung für die ressourceneffiziente Karosseriefertigung

Die weltweite Verknappung energetischer Reserven und Rohstoffe erfordert die Entwicklung neuer Technologien, um die Anforderungen an die Crashsicherheit von Fahrzeugkarosserien und zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes erfüllen zu können. Mit der Entwicklung hoch- und höchstfester Blechwerkstoffe richtet sich das Augenmerk auf die werkzeug- und anlagenseitige Beherrschung der Umform- und Schneidprozesse.

Anbieter zum Thema

G+K Umformtechnik GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

trivid GmbH

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Ordnet man die für die Karosserieteilfertigung relevanten Umform- und Schneidtechnologien hinsichtlich der Geschwindigkeiten und der dabei aufzuwendenden Drücke, ergibt sich das in Bild 1 dargestellte Schema. Die Umformgeschwindigkeit als erste Ableitung des Umformgrades nach der Zeit liegt für konventionelle Verfahren im Bereich bis 102 s-1, während bei der Anwendung alternativer, zum Teil auch wirkmedienbasierter Technologien wie der Gasgeneratortechnik Geschwindigkeiten bis zu 104 s-1 erreicht werden.

Durch das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) wurden die folgenden wesentlichen Verfahrensprinzipien für Hochgeschwindigkeitsprozesse angewendet:

• adiabatisches Trennen (v = 3 bis 10 m/s)
• Gasgeneratortechnik (v = 10 bis 100 m/s)
• elektromagnetischer Impuls (v = größer als 1000 m/s)

Je nachdem, ob der aufgebrachte Druck oder Impuls auf das Blech selbst oder das Aktivteil wirkt, kann grundsätzlich zwischen dem direkten oder dem indirekten Prinzip unterschieden werden.

Bei dem als adiabatisches Trennen bezeichneten Scherschneidprozess wird, ausgelöst durch einen hydraulischen, pneumatischen oder magnetischen Impuls, ein Werkzeugaktivteil beschleunigt und so der mit hoher Geschwindigkeit ablaufende Trennprozess eingeleitet. Die kinetische Energie des Werkzeugelementes wird nahezu vollständig in Trennenergie umgewandelt und geht nicht als Wärme in der Prozessumgebung verloren. Es wirkt das physikalische Phänomen der Scherbandbildung: Bei hohen Schergeschwindigkeiten kommt es auf Grund der Temperaturerhöhung zu einer Materialerweichung, die wiederum die Lokalisierung des Fließens und die Bildung von Scherbändern unterstützt.

Konkrete Untersuchungen auf der spezifischen adiabatischen Trennanlage Adia 7 am IWU bestätigten die in der Fachliteratur beschriebenen Effekte (Bild 2).

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