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Umformen für den Leichtbau

Presshärten erlaubt Leichtbau in der Großserie

| Autor: Stéphane Itasse

Vor dem Umformen werden die Bauteile beim Presshärten erhitzt. So lassen sich Stähle umformen, die kalt überhaupt nicht umformbar wären.
Vor dem Umformen werden die Bauteile beim Presshärten erhitzt. So lassen sich Stähle umformen, die kalt überhaupt nicht umformbar wären. (Bild: Schuler)

Die Politik hat Autos auf Diät gesetzt: Um gegen den Klimawandel vorzugehen, hat die EU Grenzwerte für ihren CO2-Ausstoß verfügt. Deshalb müssen die Hersteller ihre Autos leichter machen. Im Karosseriebau hilft hier das Presshärten, auch Formhärten genannt.

„Presshärten ist ein Umformverfahren, das sehr komplexe Teile für eine Rohrkarosserie erlaubt, unabhängig von ihrer Größe, Dicke und Geometrie“, erläutert Ignacio Martín, Direktor für Forschung und Entwicklung bei der Geschäftseinheit Tooling & Equipment des spanischen Automobilzulieferers und Maschinenbauers Gestamp. Das Material für diesen Prozess habe üblicherweise eine Zugfestigkeit von 1500 MPa, was es erlaube, in einem Teil unterschiedliche Materialhärten und -dicken zu kombinieren. „Durch die guten Umformeigenschaften können durch das Warmumformen auch Formen erzeugt werden, die in hochfesten kaltumformbaren Werkstoffen nicht zu erzeugen wären“, ergänzt Jochen Rink, Werksleiter Ludwigsfelde bei der Gestamp Umformtechnik GmbH.

Presshärten macht den Leichtbau kostengünstig

„Formhärten ist momentan das günstigste Verfahren, um Leichtbau zu realisieren“, zeigt Jens Aspacher, Vertrieb Formhärteanlagen bei der Schuler Pressen GmbH in Waghäusel, einen anderen Aspekt auf. Auf diesem Kostenniveau gebe es keine Alternative: „Es gibt zwar alternative Techniken, es gibt alternative Materialien, aber nichts ist bisher wettbewerbsfähig.“

Bisher wird das Verfahren in erster Linie für sicherheitsrelevante Karosseriebauteile eingesetzt, vor allem A-Säulen, B-Säulen oder Schweller. Doch die Entwicklung geht immer weiter. „Wir sind in der Lage, andere Presshärteteile in die Fahrzeugplattform zu integrieren, wie Querträger oder Holme“, sagt Martín. „Was jetzt immer mehr dazukommt, sind Querverbindungen, zum Beispiel Dachspriegel oder Verbindungsbleche unter der Rückbank. Manchmal sind es auch kleine Knotenbleche“, ergänzt Aspacher. Es kämen immer weitere Bauteile dazu, weil die Fahrzeugdesigner bei jedem Modell vor die Herausforderung gestellt würden, das Fahrzeug leichter zu machen. „Dann überdenken sie jedes einzelne Teil, ob man es dünner machen kann, und wenn ja, wie. Da ist das Formhärten oft die günstigste Variante“, erläutert der Schuler-Experte.

Unternehmen arbeiten an höherer Prozessgeschwindigkeit

Um den Prozess beim Presshärten zu verbessern, arbeiten die Unternehmen daran, die Geschwindigkeit zu steigern. So hat Gestamp nach Auskunft von Martín dank der selbst entwickelten Maschinen und Werkzeuge die Taktzeit auf 9 s reduziert – genauere Prozessdetails verrät er nicht. „Mit optimalen Werkzeugkonzepten fährt Gestamp vier bis acht Teile pro Hub, sodass dabei die Hubkosten pro Bauteil noch einmal deutlich gesenkt werden konnten“, erläutert Rink.

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Am Presshärten führt derzeit kein Weg vorbei
Die Automobilhersteller setzen immer mehr auf das Presshärten. Welche Gründe für das Verfahren sprechen und was man davon alles erwarten kann, verrät Jens Aspacher, Vertrieb Formhärteanlagen bei der Schuler Pressen GmbH in Waghäusel, im MM-Exklusivinterview.

Schuler hat dafür zwei wichtige Entwicklungen auf den Markt gebracht, wie Aspacher erläutert: „Das eine war unser Twin-Feeder, der wie ein Drei-Achs-Transfer arbeitet. Das ist die schnellste Automation, die es für eine Presse gibt.“ Die Waghäuseler hätten das System für die Warmumformung angewandt, einhergehend mit einer L-förmigen Anordnung der Linie. „Dadurch erreicht man kürzere Verweilzeiten der Platinen an Luft. Mit dem Twin-Feeder haben wir den Automationsanteil an der Gesamtzykluszeit um 2 bis 3 s reduziert“, berichtet Aspacher. Der zweite Ansatz war ein PCH-Kissen, das die Druckverteilung egalisiere. „Je höher der Anpressdruck zwischen Bauteil und Werkzeug ist, desto schneller ist der Wärmeübergang und desto kürzer ist die Abkühlzeit. Mit der PCH-Technik haben wir die Abkühlzeit im Vergleich zu konventionellen Pressen nahezu halbiert.“

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