Ofenfreier Prozess für Presshärten möglich

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Für Jürgen Kaiser, der für die NMB an dieser Arbeitsgruppe beteiligt war, ist klar: „Die Integration einer Umformeinheit ist wichtig, um erkennen zu können, wie sich die Platine in umgeformtem Zustand verhält.“ Preccon Robotics verantwortete bei der Anlagenkonzeption unter anderem die Automation. „Wir haben auf drei Punkte großen Wert gelegt: eine sehr gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse im Automatikbetrieb, eine hohe Variabilität im Programmablauf und die Darstellbarkeit variabler Temperaturprofile“, sagt Geschäftsführer Hartmut Lindner.

Erwärmungsstrategie zur gezielten Einstellung der geforderten mechanischen Eigenschaften definiert

Und genau darauf kommt es an, wenn crashoptimierte Bauteile in der automobilen Großserienfertigung hergestellt werden sollen. „Die jetzt vorhandene hochflexible Laboranlage ermöglicht die einfache Erprobung von Warmumform- und Presshärteprozessen“, sagt Jürgen Kaiser. „Wir konnten belegen, dass die Automatisierung aller Transferprozesse gegeben ist und ebenfalls eine hohe Reproduzierbarkeit. Außerdem ermöglicht die verfügbare Erwärmungsleistung von bis zu 240 kW kürzere Taktzeiten als im Batch-Ofen“, so Kaiser weiter. Fazit: Es wurde eine industrietaugliche Presshärtelinie ohne Ofen realisiert, durch die das ofenfreie Warmumformen möglich geworden ist.

Eine entscheidende Rolle für jeden Umformprozess spielen die Werkzeuge. Die Versuche sollten an einem realen Bauteil mit seriennahen Abmessungen erfolgen. Außerdem sollte mit Blick auf das Bauteil die Machbarkeit der Kontaktplattenwärmebehandlung nachgewiesen werden.

Im Projekt wurden verschiedene Werkzeuge getestet und bewertet: ein Versuchswerkzeug einer B-Säule von Audi, ein Versuchswerkzeug B-Säule Fußbereich von Schuler und ein Versuchswerkzeug Schwellergeometrie vom Fraunhofer-IWU. Letzteres beinhaltet in Stempel und Matritze ein zweigeteiltes Kühlsystem. Hier konnte untersucht werden, welche Wirkung eine unterschiedliche Anordnung der Kühlkanäle hat – ein wichtiges Kriterium mit Blick auf eine optimale Wärmebehandlungsstrategie der umzuformenden Bauteile.

Die werkstofftechnischen Untersuchungen, die den gesamten Prozessen zugrunde lagen, hatten unter anderem das Ziel, eine Erwärmungsstrategie zur gezielten Einstellung der geforderten mechanischen Eigenschaften zu definieren. Ebenfalls sollte der Einfluss der Haltezeit und der Plattentemperatur bei der Kontakterwärmung auf die mechanischen Eigenschaften nach dem Presshärten ermittelt werden.

Ergebnisvergleich Ofenerwärmung versus Kontakterwärmung

„Bei der Kontakterwärmung und -temperierung kann die Festigkeit der Werkstoffe MBW1500 und MBW1900 gezielt in breitem Rahmen eingestellt werden“, fasst Axel Schrooten von der Thyssen-Krupp Steel
Europe AG die Ergebnisse der Werkstoffuntersuchungen zusammen.

Während der komplexen Untersuchungen wurden die Bauteile sowohl mittels klassischer Ofenerwärmung umgeformt als auch mit der neu konzipierten Kontakterwärmung. Dazu wurde eine Ofenanlage bei Schuler in Göppingen genutzt. Die zweite Versuchsreihe mit dem Fokus Kontakterwärmung lief auf der Anlage bei Neue Materialien Bayreuth.

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