UMFORMtechnik (Massiv)

 
 
   

KALTUMFORMUNG

Strangpressteile aus Alu-Spänen

„In den meisten Branchen geht die Stückzahl zurück“, sagt Dirk Biermann, Leiter des Instituts für Spanende Fertigung (ISF) an der Technischen Universität Dortmund. Gefragt seien insoweit Maschinen für kleinere Lose, die mehrere Verfahren beherrschten und am besten komplett bearbeiten könnten. Eine wichtige Rolle spiele die Energieeffizienz. Mit Blick auf die Nachhaltigkeit empfiehlt Biermann den ganzheitlichen Ansatz: So lasse sich die Härte und Festigkeit bainitischer Stähle ohne signifikanten Verlust der Zähigkeit steigern. Die Entwicklung von Legierung und Prozess sorge dafür, dass die sonst übliche kosten- und energieintensive Wärmebehandlung für die Vergütung entfallen kann. „Die nötige Festigkeit lässt sich hier nur durch Abkühlen aus der Schmiedehitze erzielen“, sagt Biermann. Sein Institut forscht in Sachen Zerspanung seit vier Jahrzehnten.
Bei der Nachhaltigkeit kommt es in Dortmund zu einem Schulterschluss mit dem Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL). Man verdichtet Aluminiumspäne, die eine Strangpresse zu Profilen formt. Damit werden Profile mit einer Festigkeit erreicht, die bei 95 % der Ausgangsfestigkeit liegt. Das Plus: Es entfällt das sonst notwendige und bei Aluminium energieaufwändige Einschmelzen der Späne. Biermann sieht Deutschland als führend auf dem Gebiet der nachhaltigen und energieeffizienten Fertigung, bei der nicht nur Schwellenländer noch Nachholbedarf haben. Sogar Hightech-Länder wie Japan entwickelten ihre energieeffizienten Maschinen in erster Linie für den europäischen Markt.


Kaltumformen als Energiesparwunder

Mit Fokussierung auf die Ressourceneffizienz rechnet auch Reimund Neugebauer, seines Zeichens Leiter des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik in Chemnitz. Das IWU zählt zu den weltweit führenden Forschungseinrichtungen der Produktionswissenschaft für Automobil- und Maschinenbau. Für Neugebauer steht fest, dass die Umformtechnik dank Materialeffizienz, Leichtbau und höherer Festigkeiten stark im Aufwind ist. Als gute Möglichkeit zum Energiesparen sieht er das Kaltumformen, bei dem einerseits energieintensive Erwärmung entfällt. Der Betreiber müsse andererseits mit hohen Presskräften und entsprechend viel Energie verbrauchenden Antrieben arbeiten.
Einen Ausweg biete die endkontur-nahe Fertigung durch Kaltumformung, die viele Fertigungsschritte und damit letztlich Energie einspare. Das IWU hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Laufverzahnungen herstellen lassen. Die Chemnitzer walzen in ein und demselben Schritt Verzahnungen für Pkw-Getriebe. Es kommt dabei zu einer echten Fertigung der Endkontur, die das Rohmaterial ohne jeden Anfall von Spänen ausnutzt. Die Umformung sorgt für optimale Faserverteilung sowie für bessere Akustik und Festigkeit. Hinzu kommt, dass die Fertigungszeit um über 80 % sinkt.
Freilich stößt auch das Kaltumformen an Grenzen. „Wo gigantische Presskräfte nötig wären, kommt nur Warmumformung infrage“, koinzidiert Neugebauer. „Die Wärme eigne sich zudem, um gradierte Festigkeit einzustellen. So lassen sich in einem Blech Bereiche mit hoher und mit geringer Festigkeit erzeugen, indem man es gezielt abkühlt.“ Aber auch beim Warmumformen lasse sich Energie einsparen. Als ein Beispiel bezeichnet der IWU-Chef das Presshärten im Karosseriebau, das viel Energie zum Erwärmen benötigt. „Wir gehen das Thema mit Partnern aus der Industrie auf zwei Arten an“, sagt Neugebauer. „Zum einen werden Legierungen entwickelt, die mit weniger Temperatur auskommen. Zum anderen entstehen Werkzeuge, deren Abwärme beim Abkühlen wieder in den Fertigungsprozess zurückgeführt wird.“

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU)
Reichenhainer Straße 88, 09126 Chemnitz
Tel.: +49 371 5397-328
Fax: +49 371 5397-448
E-Mail: info@iwu.fraunhofer.de
Internet: www.iwu.fraunhofer.de
Technische Universität Dortmund
Institut für Spanende Fertigung (ISF)
Baroper Straße 285, 44221 Dortmund
Tel.: +49 231 755-2784
Fax: +49 231 755-5141
E-Mail: info@isf.de
Internet: www.isf.de
Technische Universität Dortmund
Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL)
Baroper Straße 301, 44227 Dortmund
Tel: +49 231 755-2680
Fax: +49 231 755-2489
E-Mail: info@iul.eu
Internet: www.iul.eu