Werkzeuge für die Blechumformung

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Auch Klaus-Jürgen Pahl sieht für alternative Werkstoffe stabile Einsatzmöglichkeiten: „Bei Prototypen, Kleinserien und Exoten wird es immer eine Anwendung von Holz oder Kunststoff geben.“ So habe Kunststoff auch für Karle + Jung bei der Prozessentwicklung stark an Bedeutung gewonnen, insbesondere wegen der immer knapper bemessenen Durchlaufzeiten. „Bei Serienwerkzeugen wird der Werkzeugstahl seine klare Dominanz auf absehbare Zeit nicht verlieren“, ist sich Pahl sicher. Der Einsatz von Alternativmaterialen wird aus seiner Sicht auch weiterhin ein Nischendasein führen.

Nachwachsende Rohstoffe für den Werkzeugbau

Auch Holz zählt dazu. Am Institut für Werkzeugtechnik und spanlose Produktion (T&F) der TU Graz haben Wissenschaftler demonstriert, dass Werkzeuge aus Robinienholz erfolgreich für die Umformung dünner Blechteile und Kleinserien eingesetzt werden können. Ziel der Versuche war es, die Gesamtkosten von Umformwerkzeugen durch die Substitution der herkömmlichen Werkzeugwerkstoffe zu reduzieren.

Holz ist steif und fest

Das Holz besitzt exzellente Steifigkeits- und Festigkeitskenngrößen, die für die Umformung neben der sehr großen Härte von Bedeutung sind. Auch die Umformergebnisse sind sehr gut. Aufgrund der erreichbaren hohen Oberflächenqualität der Bauteile eignen sich die Werkzeuge insbesondere für die Herstellung von Außenhautbauteilen. Holz weist eine Reihe von Eigenschaften auf, die genutzt werden können.

So sind die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Werkstoffes in den verschiedenen Beanspruchungsrichtungen – längs, radial und tangential zur Stammrichtung – unterschiedlich groß. Holz reagiert auch auf die umgebenden Feuchtebedingungen durch Volumenveränderungen und behält relativ konstante Eigenschaften bis zu einem Temperaturbereich von rund 75 °C.

„Von der Geometrie her einfache Blechteile mit dünnen Wanddicken lassen sich in Kleinserien, bis Stückzahl 200, erfolgreich herstellen“, so Prof. Ralf Kolleck, der das Institut leitet. Überall da, wo sich vieles um Material- und Kosteneffizienz dreht, ist ein nachwachsender Rohstoff für den Werkzeugbau sicher eine interessante Alternative.

Wahl des Werkstoffs hängt von der Losgröße ab

Ein Hauptkriterium für die Auswahl des Werkstoffes ist immer auch die Losgröße. Die Produktkosten für Blechbauteile sind direkt von den geplanten Absatzstückzahlen abhängig. Bei kleinen und mittleren Serien wirken sich deshalb die Herstellkosten der klassischen Umformwerkzeuge unmittelbar auf die Bauteilpreise aus. Variantenvielfalt und kleinere Stückzahlen bedeuten somit einen verstärkten Kostendruck. Zur wirtschaftlichen Herstellung kleinerer Blechformteilserien sind daher kostengünstige und alternative Werkstoffe für die Umformwerkzeuge durchaus notwendig.

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