Hochgeschwindigkeitsbearbeitung für die ressourceneffiziente Karosseriefertigung

Anbieter zum Thema

G+K Umformtechnik GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

trivid GmbH

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Grundsätzlich lassen sich jedoch bei Anwendung hoher Geschwindigkeiten folgende Vorteile gegenüber konventionellen Scher- und Genauschneidverfahren erzielen:

• rissarme Scherflächen mit geringen Deformationen, einer gleichmäßigeren Härteverteilung und einer verkleinerten Verformungszone;
• nahezu gratfreie Schnittflächen an flächigen Bauteilen und Hohlprofilen;
• Verbesserung der Maß- und Formgenauigkeit (Bild 3);
• Verringerung des Reststegbereiches und damit Reduzierung des Materialeinsatzes (Bild 4);
• Reduzierung beziehungsweise Eliminierung des Schmierstoffeinsatzes.

Die wirkmedienbasierte Fertigung von Blechformteilen auf der Basis komprimierter Gase eignet sich für die Herstellung komplexer Bauteile und schwierig umformbarer Werkstoffe. Außer den besseren Oberflächengüten und Genauigkeiten infolge der günstigen tribologischen Bedingungen während der Umformung kann zusätzlich eine Verschiebung der umformtechnischen Grenzen zu höheren Formänderungsgraden durch das spezifische Umformgeschwindigkeitsprofil erzielt werden. Dabei ist durch die chemische Formulierung des Gasgenerators mit seinen Grundkomponenten Hexogen, Ammoniumnitrat und einem Binder eine gezielte Steuerung des Umformprozesses möglich. Die geringeren Werkzeugkosten (gegen-über dem Tiefziehen beziehungsweise IHB-Verfahren) und die mögliche Reduzierung der erforderlichen Umformstufen führen neben den wissenschaftlichen Erkenntnissen darüber hinaus auch zu wirtschaftlichen Effekten.

Modell-Motorhaube gefertigt

Die am IWU durchgeführten grundlegenden Untersuchungen erstreckten sich von der wirkmedienbasierten Umformung von Näpfen bis hin zu mittelgroßen Blechen, aus denen eine Modell-Motorhaube hergestellt wurde (Bild 5). Das komprimierte Gas als Wirkmedium wurde mittels Gasgenerator erzeugt; die erzielten Drücke lagen im Bereich von unter 10 MPa bis zu 40 MPa. Die Druckaufbau-Zeiten lagen im Bereich von 30 bis 100 ms. Die Auswertung berasterter, umgeformter Platinen ergab, dass im Vergleich zum konventionellen Tiefziehprozess eine gleichmäßige Wanddickenverteilung (kleiner als 10% Dehnung) in den Umformzonen erreicht wird.

Das bereits für die Expansion und Kompression von zylindrischen Hohlteilen industriell erfolgreich eingesetzte Prinzip der Anwendung elektromagnetischer Impulse bietet hohes Potenzial zur Haupt- und Nebenformgebung sowie zur Kalibrierung von Karosserieteilen. Das notwendige Magnetfeld zur Aufbringung des Druckimpulses wird dabei über einen Stromimpuls erzeugt.

Die Anlagentechnik wird entsprechend der Menge der zu speichernden Energie klassifiziert. So verfügt beispielsweise die am IWU vorhandene Anlage über einen Energiespeicher von 100 kJ. Da bei Anwendung des direkten Prinzips keine Aktivteile beschleunigt werden müssen, ist eine beliebige Anordnung von Arbeitsspule und Werkzeuggravur auf dem Werkzeugträger möglich.

Derzeit noch keine komplexen Bauteilgeometrien vollständig herstellbar

Die Untersuchungen zur elektromagnetischen Umformung (EMU) zeigten, dass momentan noch keine komplexen Bauteilgeometrien vollständig herstellbar sind, jedoch bestimmte Nebenformelemente, wie zum Beispiel Logos, Formfelder oder Sicken in guter Qualität ausformbar sind. So konnten, wie Bild 6 zeigt, beispielsweise bei einer Türgriffmulde sehr saubere Konturlinien mit kleinen Radienbereichen erzeugt werden.

(ID:281650)