Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bei der Warmumformung die Energiebilanz im Blick

18.11.2008
Stoßfänger Citroen C5, Dachrahmenverstärkung Daimler C-Klasse, B-Säule Renault Laguna, Verstärkung B-Säule Ford Galaxy, B-Säule Audi A4 – allein die auf der Euroblech vorgestellten warmumgeformten Bauteile machen deutlich, welches Interesse diese Technik derzeit erfährt. Der Trend geht über alle Marktsegmente. Doch im Vergleich zur klassischen Kaltumformung ist der Energieaufwand höher. Alternative Prozess-Konzepte sind gefragt.

Vor allem bei der Produktion crashrelevanter Bauteile wird die Warmumformtechnik eingesetzt. Die besondere Festigkeit der Komponenten sorgt für Sicherheit und bietet gleichzeitig die Möglichkeit, mit dünnwandigen Konstruktionen Gewicht zu sparen. Bei der Warmumformung wird bei Thyssen-Krupp ein speziell für das Verfahren ausgelegter und mit Mangan und Bor legierter Stahlwerkstoff zunächst in einem Ofen auf 880 bis 950 °C erhitzt, dann zu einem Bauteil gepresst und dabei im Presswerkzeug sehr schnell mit einer Abkühlrate von mehr als 30 K/s abgekühlt.

„Die hohe Platinentemperatur bei der Umformung gewährleistet ein sehr gutes Umformverhalten und die anschließende schnelle Abkühlung sorgt dafür, dass im Werkstoff eine extrem harte Gefügestruktur entsteht. Hierdurch ergibt sich eine Zugfestigkeit von rund 1500 MPa. Das ist deutlich mehr, als die derzeit eingesetzten Stähle mit höchsten Festigkeiten für die konventionelle Kaltumformung bieten“, erläutert Sascha Sikora, Projektleiter bei Thyssen-Krupp Steel (TKS).

Doch wie sieht es mit der Energiebetrachtung des Prozesses aus, wenn man diesen mit der herkömmlichen Kaltumformung vergleicht? „Natürlich sind die energetischen Aufwendungen wesentlich höher. Abgesehen von den Einsparungen, die dadurch auftreten, dass Pressen mit einer geringeren Schließkraft verwendet werden können“, lautet die Antwort von Marc Decker. Er ist Vertriebsleiter bei der Gräbener Maschinentechnik GmbH in Netphen-Werthenbach. Die Frage müsse jedoch anders gestellt werden: „Wie können die eingesetzten Stähle so erwärmt werden, dass die geforderten Bauteileigenschaften erreicht werden und die dafür erforderlichen zusätzlichen energetischen Aufwendungen möglichst gering sind?“

Simpler Energievergleich nicht aussagekräftig

Prinzipiell lassen sich die neuen höchstfesten Stähle im kalten Zustand nur sehr schlecht umformen. Außerdem verleiht ihnen gerade die Warmumformung die notwendige Härte und die prozesstypischen Eigenschaften: geringes Gewicht bei optimaler Festigkeit und kein Rückfederungseffekt. Da Warmumformprozesse mit einer sehr hohen Wiederholgenauigkeit durchgeführt werden können, sind überdies erhebliche Einsparungen bei nachfolgenden Prozessen aufgrund von wegfallenden zusätzlichen Richt- und Anpassoperationen möglich.

Ein simpler Energievergleich, der sich lediglich auf die Umformung als solche stützt, würde also bedeuten, Bauteile, die aufgrund der prozesstypischen Rahmenbedingungen weniger zielgerichtete Eigenschaften aufweisen, mit solchen zu vergleichen, die punktgenau Anforderungen erfüllen. Bei einer umfassenden Gegenüberstellung der Prozessführungen sollten also neben der eigentlichen Energiebetrachtung auch der Anspruch an die Bauteileigenschaften und die Prozessfolge im Nachgang der Umformung analysiert werden.

Derzeit werden häufig konventionelle Erwärmungstechnologien wie Rollenherd- oder Hubbalkenöfen verwendet. Diese sind investitionsintensiv, wenig flexibel und benötigen eine große Aufstellungsfläche. Neue Ansatzpunkte zur Energieoptimierung kann die Erwärmung durch induktive und konduktive Systeme liefern. „Beide Techniken können Vorteile in Bezug auf die Investitionskosten und auf den Platzbedarf bieten. Aber auch, wie beispielsweise bei induktiven Systemen, eine hohe Flexibilität“, erläutert Marc Decker.

So könnten durch eine Regelung der Spulenleistung, bezogen auf die Bauteillänge, unterschiedliche Temperaturbereiche im Bauteil ohne bauliche Änderungen an der Erwärmungsanlage erreicht werden. Eine Platine könnte partiell unterschiedlich aufgeheizt werden und somit wäre in Teilbereichen des warmumgeformten Bauteils eine geringere Festigkeit einstellbar. Dies wiederum könnte sich positiv auf nachfolgende Operationen, wie Beschnitt und Fügen, oder auch die Crashperformance auswirken.

Kompetenzen im internationalen Netzwerk

Bei Umformspezialist Gräbener gibt es zum Thema Warmumformung verschiedene konkrete Anfragen, die sich zum überwiegenden Teil auf die Automobilindustrie und deren Zulieferer beziehen. Hierbei handelt sich zum einen um einzeln stehende Pressen, bei denen der Kunde die weiterhin notwendigen Anlagenbestandteile beistellt. Zum anderen wird an kompletten Warmform-Anlagen gearbeitet.

Stahlhersteller Thyssen-Krupp beherrscht nahezu die gesamte Prozesskette der Warmumformung, von der Werkstoffentwicklung bis hin zur Serienfertigung warmumgeformter Bauteile. „Um die Eigenschaften warmumgeformter Bauteile weiter zu verbessern, entwickeln wir nicht nur die Werkstoffe, sondern auch die Prozesstechnologie ständig weiter“, erklärt Sascha Sikora den Blickwinkel der Werkstoffspezialisten.

Auch in der „Premier League“ (Netzwerk Warmumformung), einem Zusammenschluss von Unternehmen und Instituten, wie beispielsweise Gordica, Braun Cartec oder Metform Universität Kassel, welche in den einzelnen Bereichen der Warmumformung führend sind, liegen vielfältige Projekte vor. „In der Warmumformung können Sie nur erfolgreich sein, wenn Sie einen die Fachbereiche übergreifenden Ansatz wählen. Sie können einen Kunden nur umfassend beraten, wenn Sie Spezialisten aus der Materialkunde, der Thermodynamik, der Simulationstechnik, dem Werkzeugbau, aus Automatisierung/Handling und Anlagenbau zusammenbringen“, begründet Decker das Engagement von Gräbener im Netzwerk.

Die Warmumformung wird ihren Platz unter den Fertigungstechnologien weiter festigen – da sind sich die Anlagen- und die Werkstoffspezialisten einig. Bauteile, die „taylor made“ erhitzt und umgeformt werden, sind ein Ansatz, die einzubringende Energie immer weiter zu reduzieren. Hierzu werden die zukünftigen Anlagen entsprechend dem Bauteil aufgebaut beziehungsweise konfiguriert.

Annedore Munde | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/154430/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht rollFEED® Turning auf EMAG Maschinen: Tempomacher für die Drehbearbeitung
17.10.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Schuler-MSC2000-Dual-Servopresse am Fraunhofer IPT für Werkzeugtests und Entwicklungsprojekte
17.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz