Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Gratloses Präzisionsschmieden von Kurbelwellen

nächste Meldung

In jedem Automobil kommen hochbelastbare Bauteile zum Einsatz, die zumeist geschmiedet werden. Aufgrund steigender Anforderungen in Bezug auf die Gewichtsreduzierung ist eine stetige Weiterentwicklung der etablierten Fertigungsverfahren, beispielsweise des Gesenkschmiedens, notwendig, konstatiert die IPH Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH in Hannover.

Wie erläutert wird, haben die Steigerung der Präzision von hochbelasteten Schmiedeteilen in Bezug auf Form-, Lage- und Maßgenauigkeit sowie die Verbesserung der Oberflächengüte zur Folge, dass immer mehr Funktionselemente oder komplette Werkstücke ohne oder mit nur geringer Nachbearbeitung einbaufertig hergestellt werden können. Je komplexer die Geometrie von Schmiedeteilen ist, desto anspruchsvoller ist auch ihr Herstellungsprozess.

Präzisionsschmieden sorgt für engere Geometrietoleranzen der Bauteile

Klassisch entsteht beim Schmieden Grat (Materialüberschuss). Die Vermeidung des Gratanteils allein würde bereits einen erheblichen Kostenvorteil bedeuten, weil selbst beim Einsatz moderner Fertigungsmethoden der Materialkostenanteil bei etwa 50% der Gesamtkosten liegt, so IPH. Das wirtschaftliche Potenzial des Präzisionsschmiedens gegenüber dem konventionellen Verfahren mit Gratbildung liegt in den engeren Geometrietoleranzen der Bauteile und in der Verkürzung der Prozesskette. Der Gratanteil bei Kurbelwellen beträgt bei konventionellem Schmieden 25 bis 50%. Daraus folgt, dass bis zu 25% der Herstellkosten eingespart werden können.

Ziel des auf der Messe ausgestellten Forschungsprojekts des IPH ist die Reduzierung des Gratanteils beim Schmieden, um dadurch Material und Energie einzusparen. Durch das gratlose Präzisionsschmieden kann die Schmiedewärme zu einer integrierten Wärmebehandlung genutzt werden, wodurch die Ressourcen Energie und Zeit reduziert werden können. Eine nachträgliche zeit- und energieintensive konventionelle Wärmebehandlung entfällt. Wären alle 42 Mio. PKW auf deutschen Straßen mit einer gratlos geschmiedeten Kurbelwelle ausgestattet worden, so hätten nach Einschätzung von IPH rund 200000 t Stahl eingespart werden können.

Schmiedeprozesse für Langteile haben komplexe Randbedingungen

Die Herausforderung beim Auslegen eines Schmiedeprozesses für Langteile liegt primär in den komplexeren Randbedingungen im Vergleich zu rotationssymmetrischen Bauteilen. Dazu zählt neben der Konstanz der Gesamteinsatzmasse vor allem die Erzeugung reproduzierbarer Zwischenformen, die eine exakte Einlegeposition und eine genaue Massenvorverteilung fordern. Anhand von FEM-Simulationen wurde eine Schmiedefolge zum gratlosen Präzisionsschmieden einer Kurbelwelle ausgelegt. In Schmiedeversuchen konnte gezeigt werden, dass erstmals große komplexe Langteilgeometrien, wie es bei der Kurbelwelle der Fall ist, durch den gratlosen Präzisionsumformvorgang abgebildet werden können, erklärt IPH.

Die im Rahmen des Forschungsprojektes ausgelegte Schmiedefolge besteht aus insgesamt vier Umformvorgängen. Im Einzelnen sind dies zwei Querfließpressoperationen zur Massenvorverteilung, einem innovativen mehrdirektional wirkenden Umformschritt zur Querschnittsvorbildung und dem abschließenden gratlosen Präzisionsschmiedeschritt im geschlossenen Gesenk. Durch die beschriebene Verfahrenskombination aus mehrdirektionalem Schmieden mit dem gratlosen Präzisionsschmieden können endkonturnahe Schmiedebauteile mit erhöhter Präzision und Qualität energie- und zeiteffizienter hergestellt werden.

IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH auf der Hannover-Messe 2009: Halle 2, Stand A10

Bernhard Kuttkat | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/giessenundschmieden/articles/174566/

nächste Meldung

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...