Nachhaltig produzieren Mit Massivumformung Bauteile ressourceneffizient herstellen

Die Herstellung massivumgeformter Teile gilt als sehr energieintensiv. Das passt nicht mehr in diese Zeit. Deshalb sind Hersteller, wie beispielsweise die Hirschvogel Automotive Group, stets damit befasst, die Ressourceneffizienz unter Betrachtung von Emission, Energiebilanz und nachhaltigem Wirtschaften zu optimieren.

Anbieter zum Thema

Aachener Maschinenbau GmbH

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Franke GmbH

Hirschvogel Umformtechnik GmbH

Die Massivumformung (Bild 1) ist die umformende Fertigungstechnologie, die Draht- oder Stangenmaterial als Eingangswerkstoff verarbeitet. Sie grenzt sich dadurch von der Blechumformung ab. Eine andere Unterscheidung kann auf der Basis des wirkenden Verformungszustandes getroffen werden. Bei der Massivumformung wird in der Regel ein dreidimensionaler Verformungszustand erreicht, bei der Blechumformung beschränkt sich dieser weitgehend auf die zweidimensionale Blechebene (Bild 2 – siehe Bildergalerie).

Massivumformung lässt sich nach verschiedenen Kriterien unterteilen

Die Massivumformung kann wiederum nach verschiedensten Kriterien unterteilt werden. Die Unterteilung nach der Umformtemperatur kann dabei als die prozess- und fertigungstechnisch bedeutendste angesehen werden (Bild 3). Sie bestimmt einerseits, welche Möglichkeiten der Formgebung bestehen, da das Umformvermögen (die Verformbarkeit bis zum Bruch) von Werkstoffen wesentlich mit steigender Temperatur zunimmt. Des Weiteren sinkt die Fließspannung, sodass kompliziertere Geometrien bei höherer Temperatur umgeformt werden können, ohne dass im Werkzeug Spannungen entstehen, die zum Werkzeugbruch führen. Die Halbwarmumformung stellt zwischen der Kalt- und der Warmumformung einen Kompromiss dar und hat inzwischen einen bedeutenden Platz in der Massivumformung eingenommen.

Bei einem gegebenen Warmumformprozess kann durch geschickte Auslegung der Stadienfolge das für die Ausformung des Bauteils notwendige Einsatzmaterial reduziert werden. So ist beispielsweise bei vielen Warmschmiedevorgängen im Gesenk technologiebedingt die Ausformung eines Grates notwendig. Dabei bewegt sich zu Beginn des Umformvorganges während der Stauchphase Werkstoff aus dem Rohling lateral und axial in einen Bereich außerhalb der Formkontur des Gesenks. Dieser Werkstoff wird bei Fortschreiten der Umformung weiter aufgestaucht, erzeugt einen Gegendruck innerhalb des Gesenks und ermöglicht damit das Steigen des Werkstoffs auch in hohe und tiefe Gesenkbereiche. Der Werkstoff außerhalb der Formkontur wird typischerweise als Grat ausgeschmiedet (Bild 4).

Geschickte Abfolge der Warmumformung spart Rohstoffe

Durch eine geschickte Gestaltung der Stadienfolge kann nun in einer oder mehreren Vorstufen der Werkstoff so vorverteilt werden, dass in der Fertigstufe weniger Grat erzeugt wird. Entsprechend weniger Werkstoff muß abgegratet werden, damit sinkt auch das Einsatzgewicht des Rohlings. Die einfachste Form dieser Werkstoffeinsparung kann auch schon ohne besondere Werkzeugtechnologien erreicht werden, wobei der Einsatz der Stoffflusssimulation auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) hier die ressourceneinsparende Entwicklung sehr gut unterstützt:

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