UMFORMtechnik (Massiv)

 
 
   

Massivumformer erörtern die Bits und Bytes der Branche

Zum 7. und 8. Februar organisiert das VDI-Wissensforum in Düsseldorf das 33. „Jahrestreffen der Kaltmassivumformer“. Parallel findet die 6. „Fachtagung Warmmassivumformung“ statt. Kernthema ist die Digitalisierung. Ohne sie geht‘s beim Auslegen der Abläufe kaum noch.

Mehr zum Thema

Lösungen werden auf dem 33. „Jahrestreffen der Kaltmassivumformer“ sowie der parallel stattfindenden 6. VDI-Fachtagung „Warmmassivumformung“ vorgestellt. Die Teilnehmer haben die Möglichkeit, ausgewählte Beiträge der jeweils parallel stattfindenden Veranstaltung zu besuchen. Peter Groche ist Leiter des Instituts für Produktionstechnik und Umformmaschinen an der Technischen Universität Darmstadt. Er führt als Tagungsleiter durch das Jahrestreffen der Kaltmassivumformer. Die Fachtagung Warmmassivumformung leitet Hendrik Schafstall. Er ist Geschäftsführer der Simufact Engineering GmbH in Hamburg.

Michael Marré, Leiter Engineering und Innovation der Felss Systems GmbH in Königsbach-Stein, wird zur Jahrestagung der Kaltmassivumformer Fertigungskonzepte für die Elektromobilität vorstellen. Die Gesetzgebung macht elektrifizierte Fahrzeuge zwingend notwendig. Entsprechend werden Leichtbau und Funktionsintegration auch im Bereich Massivumformung an Bedeutung gewinnen. Vor diesem Hintergrund präsentiert Marré ein neues Konzept zur Herstellung von Elektroantrieben.

Es ist ausgerichtet auf die Herstellung elektrischer Antriebsstränge im Pkw und auf Hohlwellen jeglicher Art. Es basiert auf einer partiellen Materialanhäufung. Dadurch wird ein wirtschaftlicher Ressourceneinsatzes per umformender Verfahren für die Bauteilkontur und die Fügeverbindung erreicht. Wärmeverzug beim Fügen wird durch form- und kraftschlüssige Verbindung vermieden. Möglich ist auch eine Kombination aus standardisierten Wellenelementen und individualisierbaren Endstücken. „Bei dem Beispiel, das wir in Düsseldorf vorstellen – einer monolithischen Rotorwelle –, konnte eine Gewichtseinsparung um 2,8 kg erreicht werden. Das sind 58 % des klassisch hergestellten Bauteils“, sagt Marré. Zudem konnte eine Reduktion der Fertigungsschritte und -kosten erreicht werden.

Zwischen Kalt- und Warmmassivumformung

Beim Kaltumformen gehört das Rollieren zu den bewährten inkrementellen Verfahren. Mit vergleichsweise geringem Energieeinsatz kann durch minimale Umformung je Werkzeugumdrehung eine gute Gesamtumformung erzielt werden. Mit dem Rollotronic-Verfahren, das Eberhard Rauschnabel vorstellt – er ist Geschäftsführer der Ifutec GmbH in Karlsbad –, können Wulste, Sicken oder auch das stirnseitige Beschneiden von Hohlkörpern sowie das Aufbringen von Gewinden mit Testzeiten von einer bis zu wenigen Sekunden erzeugt werden. Neu ist die partielle Erwärmung auf nur wenige 100 °C. Das heißt: Nominell befindet man sich immer noch im Bereich der Kaltumformung oder nach Definition des Instituts für Umformtechnik der Universität Stuttgart im Bereich der „Lauwarm“-Umformung.

„Durch die geringe Erwärmung konnten Umformungen realisiert werden, die bei Raumtemperatur nicht oder nur mit unwirtschaftlich langer Dauer realisierbar waren“, beschreibt Rauschnabel das Verfahren. Das Besondere am Rollotronic-Verfahren sei die gleichzeitige Verwendung eines Innen- und Außenwerkzeugs (Rolle), wobei das Außenwerkzeug NC-gesteuert radial zugestellt wird. Relevant ist das Verfahren beispielsweise für höherfeste und dickwandigere Hohlformteile sowie wegen geringerer Hebelwirkung auf die innere Stützrolle auch für Umformungen in einem Abstand >150 mm zum jeweiligen Rohrende.

Sicherheit durch Transferüberwachung

Durch Transferüberwachung können Prozessstörungen vermieden werden – beispielsweise, wenn beim Gesenkschmieden an automatischen Anlagen ein Teil nicht aus der Stufe ausgeworfen wird oder auf dem Stempel kleben bleibt. Thomas Terzyk ist Geschäftsführer der Marpross Monitoring Solutions GmbH in Hannover. Er wird auf der Fachtagung Warmmassivumformung zur „Transferüberwachung in der Warmumformung“ vortragen und Beispiele erläutern. „Presskraftüberwachung während des Umformens ist bekannt. Neu ist die Überwachung der Zangenbewegung beim Einschieben der Schmiedeteile und beim Transport vor dem Umformen in der Folgestufe, um so Beschädigungen des Werkzeuges und des Transfersystems zu verhindern“, sagt Terzyk. Zudem könnten Doppelladungen vermieden werden. Relevant ist die Transferüberwachung für das Gesenkschmieden auf „AMP“- und „HM“-Maschinen von Hatebur. „Anwenderbetrieben haben festgestellt, dass sich an AMP 70 Anlagen das jährliche Einsparpotenzial von Werkzeugkosten, Stillstand und Reparaturzeiten auf 150 000 Euro pro Jahr beläuft“, berichtet Terzyk.

Auch die generative Fertigung gewinnt in der Massivumformung an Bedeutung. Allerdings gibt es prozessbedingte Probleme wie hohe Verzüge und Eigenspannungen, die durch eine Optimierung gelöst werden. Dieses Vorgehen kostet jedoch viel Zeit und Geld. Hier setzt die iterative Fertigungsprozess-Optimierung an, die mittels numerischer Simulation von der realen auf die virtuelle Ebene gebracht wird. „Die Optimierung kann schneller und kostengünstiger als in Realversuchen durchgeführt werden. Dazu wurden neue Berechnungsverfahren und Bedienkonzepte in eine Software integriert“, sagt Patrick Mehmert, Produkt Manager Additive Fertigung bei der Simufact Engineering. Er wird die Simulation und Optimierung der metallisch additiven Fertigung im Pulverbett erläutern. Mehmert benennt die möglichen Einsparpotenziale: „Die Anzahl der realen Fertigungsversuche kann reduziert werden, beziehungsweise: Sie können im Idealfall sogar ganz entfallen. Dadurch werden Arbeits- und Maschinenzeit, Energie und Material eingespart. Darüber hinaus können die Fertigungsprozesse virtuell optimiert werden, so dass nicht nur die Machbarkeit verbessert wird sondern auch Qualität und Produktivität gesteigert werden können.“

Standfestere Warmmassivumform-Werkzeuge

Der Beitrag von Hanno Paschke, Projektingenieur für Duplextechnologien am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST am Dortmunder Oberflächen Centrum DOC, erörtert Ansätze zur Verschleißreduzierung beim Gesenkschmieden. Sie basieren auf systematischen wissenschaftlichen Untersuchungen in der Applikation. „Neu ist die Entwicklung der verwendeten Methode zur mechanismen-orientierten Optimierung und lokalen Applikation von Werkzeugrandschichten mittels Analyse der Verschleißsituation, Modellierung und Ableitung von Modellgesenken zur Untersuchung der Randschichtbehandlungen unter seriennahen Bedingungen“, sagt Paschke. „Durch die industrienahe Entwicklung in Kooperationsprojekten der industriellen Gemeinschaftsforschung wurde eine Bandbreite industrieller Prozesse bei der Entwicklung der Verschleißschutzbehandlungen berücksichtigt und durch Industrieversuche validiert. Neben dem klassischen Gesenkschmieden mittels Exzenter-, Schnellläufer- oder Hydraulikpressen gehört hierzu auch das Hammerschmieden“, erläutert Paschke. Die Umsetzung der Ergebnisse ermögliche den Warmmassivumform-Betrieben eine wirtschaftlichere Produktion. Dies sei zum einen durch die Erhöhung der Werkzeugstandmengen möglich sowie zum anderen durch verbesserte Planbarkeit, da sich die erhöhte Standmenge direkt und die reduzierten Nebenzeiten zur Wartung, Reinigung und zum Ersatz der Werkzeuge indirekt auf die Werkzeugkosten auswirken.

Im Vorfeld der Veranstaltungen finden 6. Februar die Spezialtage „Grundlagen zur Auslegung von Umformwerkzeugen“ und „Inkrementelle Umformtechnik“ statt. Sie können separat gebucht werden.

Annedore Bose-Munde ist Journalistin in Erfurt

www.kaltmassiv.de
www.vdi.de/warmmassiv