Gasumformung Wirkmedienbasierte Blechumformung mit Gas als saubere Alternative

Am Institut für Werkzeugtechnik und Spanlose Produktion der Technischen Universität Graz wurde eine neue Verfahrensvariante zur sicheren, geregelten und wirtschaftlichen Blechumformung mit Gas entwickelt. Das Verfahren stellt eine Alternative zu den gängigen Verfahren wie dem hydromechanischen Tiefziehen dar.

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Technische Universität Graz Institut für Werkzeugtechnik & Spanlose Produktion

Bisher kamen beim Einsatz von wirkmedienbasierten Blechumformverfahren vorrangig flüssige Wirkmedien zum Einsatz (Bild 1). Ein großer Nachteil der wirkmedienbasierten Blechumformverfahren mit flüssigen Wirkmedien liegt zum einen in der Verschmutzung der Bauteile und zum anderen in der Verschmutzung des Presswerkes respektive des Bereiches der Presse und der Weiterverarbeitung durch austretendes, überschüssiges Wirkmedium. Weiterhin ergeben sich durch die Befüllung und Entleerung des Werkzeugs relativ hohe Zykluszeiten, so dass diese Verfahren lediglich für kleinere Stückzahlen geeignet sind.

Wirkmedium Gas bietet beim Umformen Vorteile

Ein alternativer Ansatz ergibt sich durch die Substitution des flüssigen Wirkmediums durch das Wirkmedium Gas, beispielsweise Luft oder Stickstoff. Große Vorteile beim Einsatz gasförmiger Wirkmedien bietet die Möglichkeit der schnellen Zu- und Abfuhr während beziehungsweise nach der eigentlichen Umformung, wodurch eine deutliche Reduzierung der Zykluszeiten erreicht werden kann. Auch treten keine Verunreinigungen der Bauteile und der Umgebung auf. Eine direkte Weiterverarbeitung ist somit ohne zusätzlichen Reinigungsvorgang gewährleistet.

Eine zentrale Frage, die sich im Zuge der Forschungsarbeiten stellte, war: Warum wurde bisher Gas trotz dieser Vorteile nicht als Wirkmedium für die Blechumformung verwendet?

Oftmals werden Sicherheitsbedenken als ein Grund genannt. So könnte es unter Umständen zur Selbstzündung (Dieseleffekt) von Luft-Öl-Gemischen kommen. Daher wurde der Fokus bei der Entwicklung der Prozesskette für die Gasumformung verstärkt auf Sicherheitsaspekte gelegt.

Explosionen beim Gasumformen nicht zu befürchten

Untersuchungen zum sogenannten Dieseleffekt lieferten das Ergebnis, dass unter Realbedingungen kritische Werte für eine Selbstzündung nicht erreicht werden. Bekräftigt wird dies auch durch die empirisch gestützte Aussage mehrerer Gas- und Kompressorlieferanten, welche versicherten, dass es bei Drücken bis 300 bar zu keinen kritischen Situationen kommt.

Bei der wirkmedienbasierten Blechumformung besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem eingebrachten Wirkmediendruck und den dadurch minimal ausformbaren Radien. Untersuchungen im Rahmen des Ulsac-Projekts (Ultra-Light-Steel-AutoClosures-Projekt der internationalen Stahlindustrie zu den Einsatzmöglichkeiten von Stahl im Karosseriebau) zeigten, dass der erforderliche Wirkmediendruck zur Ausprägung von kleinsten Radien (1 bis 5 mm) bei einem DP600 (Blechdicke 0,6 mm) in der Größenordnung von 1200 bis 1500 bar liegt [1]. Dieses hohe Druckniveau ist lediglich zur Ausformung feinster Radien erforderlich.

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