Projekt »Sensitives Gesenkspannsystem«

Spannprozess mit Schlagkeilen: Verschleißmarken am Gegenschlaghammer (Untergesenk) in den Bereichen der höchsten Belastung nach 15 Schmiedestücken.
© Fraunhofer IWU

So wird das jahrtausendealte Schmiedeverfahren fit für die Zukunft.

Das Gesenkschmieden ist ein traditionsreiches Fertigungsverfahren zur Herstellung von Metallteilen mit komplexen Formen. Dabei wird ein erwärmtes Metallstück zwischen zwei Werkzeugen, den sogenannten Gesenken, gepresst. Durch den hohen Druck beim Pressen fließt das Metall in die Gravur der Gesenke und nimmt so die gewünschte Form an. Sollen große Metallteile hergestellt werden, sind entsprechend robuste und schwere Gesenke (Schmiedehämmer, Ober- und Untergesenk) erforderlich. Der Gesenkwechsel dauert oft mehrere Stunden und ist fehleranfällig. Zeit für ein Update!

Stand heute: Aufwendiger Wechselprozess

Das Rüsten von Schmiedewerkzeugen ist eine echte Herausforderung: Die tonnenschweren Schmiedewerkzeuge müssen sicher, robust und wiederholgenau positioniert werden – und zwar im Zehntelmillimeterbereich. Moderne Automatisierungslösungen oder Spannsysteme, die aus einer Vielzahl von Einzelteilen aufgebaut sind, können für große Schmiedehämmer kaum eingesetzt werden – das Risiko eines Ausfalls dieser Systeme durch Beschädigungen beim Spannen oder im Schmiedeprozess wäre zu groß. Es gilt, Beschädigungen an den Schmiedehämmern, dem Schmiedeteil oder dem Spannsystem zu vermeiden. Oftmals bleibt der Einsatz von Schlagkeilsystemen mit Beilagen die einzige Alternative, um große Gesenke sicher in den Aufnahmen – Ober- und Unterbär – zu fixieren.

Entsprechend erfolgt der Spannprozess mit äußerst robusten und teilweise simplen Werkzeugen: Die Schlagkeile werden durch den Einsatz von mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Keilrammen positioniert. Eine exakte Beaufschlagung der Gesenke mit Spannkraft ist damit kaum möglich, was zur Folge hat, dass die Qualität des Spannprozesses stark schwankt und letztlich von der Erfahrung der Mitarbeitenden abhängt. Mangelnde Reproduzierbarkeit und Spannprozesse, bei denen die Spannmittel oder sogar das Gesenk beschädigt werden, sind keine Seltenheit. Anwenderbefragungen ergaben, dass die Rüstzeiten oft bis zu drei Stunden betragen. Wünschenswert wäre ein Spannsystem, das die Arbeitssicherheit verbessert, reproduzierbare Ergebnisse garantiert und materialschonender funktioniert.

Durch systematische Messung zum optimierten Spannsystem

Im Projekt »Sensitives Gesenkspannsystem« entwickelte das Fraunhofer IWU ein Messsystem, das die Spannschnittstelle zwischen Gesenk und Bär exakt analysieren kann. Ein vergleichbare System gab es für dieses Umformverfahren bislang nicht; damit konnte erstmals die Spannsituation während des Spannprozesses und anschließend während der Produktion mit Messgrößen beschrieben werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen entwickelten die Forscher ein neues Konzept für eine automatisierte und exakt reproduzierbare Spannmethode. Kern dieses Konzeptes ist die Überwachung der Parameter Kraft und Weg während des Spannvorgangs. So kann durch Grenzwerte der Spannprozess wiederholgenau, sicher und automatisiert durchgeführt werden.

Das Fraunhofer IWU plant, diese Erkenntnisse in einem Prototypen für ein neuartiges Spannsystem umzusetzen.

Das Vorhaben »sGs – Rüstzeitminimierung an Schmiedehämmern mittels sensitiven Gesenkspannsystems« wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert aufgrund eines Bechlusses des Deutschen Bundestages. Es wurde außerdem gefördert durch die AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen »Otto von Guericke« e.V. im Rahmen des IGF-Programms Nr. 19220 BG gefördert. Projektpartner des Fraunhofer IWU waren: Lasco Umformtechnik GmbH, Coburg; Schuler Pressentechnik, Göppingen; Großenhainer Gesenk- und Freiformschmiede, Großenhain; Gesenkschmiede Schneider GmbH, Aalen; Bronner + Martin, Emmingen-Liptingen; Hammerwerk Fridingen GmbH, Fridingen; KMS Gesenkschmiede GmbH, Solingen; Frauenthal Powertrain GmbH, Plettenberg; Rud-Schöttler GmbH, Hagen

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Robin Kurth
Martin Wagner
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Reichenhainer Str. 88
09126 Chemnitz
martin.wagner@iwu.fraunhofer.de
robin.kurth@iwu.fraunhofer.de

Originalpublikation:

https://www.iwu.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/2024-Sens…

 

Media Contact

Andreas Hemmerle Presse und Medien
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau

Der Maschinenbau ist einer der führenden Industriezweige Deutschlands. Im Maschinenbau haben sich inzwischen eigenständige Studiengänge wie Produktion und Logistik, Verfahrenstechnik, Fahrzeugtechnik, Fertigungstechnik, Luft- und Raumfahrttechnik und andere etabliert.

Der innovations-report bietet Ihnen interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Automatisierungstechnik, Bewegungstechnik, Antriebstechnik, Energietechnik, Fördertechnik, Kunststofftechnik, Leichtbau, Lagertechnik, Messtechnik, Werkzeugmaschinen, Regelungs- und Steuertechnik.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Mit Digitalisierung CO2 einsparen

»SiPro« reduziert den Energieverbrauch in der Warmmassivumformung. Erst durch Umformschritte wie Freiformschmieden, werkzeuggebundenes Schmieden (Gesenkschmieden) oder Walzen erhalten zahlreiche Metallteile ihre gewünschte Form. Der Weg zum fertigen Bauteil erfordert oft…

HIV-Behandlung bei Kindern und Jugendlichen verbessern – aber richtig!

Weltweit leben etwa 2,6 Millionen Kinder und Jugendliche mit HIV, die grosse Mehrheit von ihnen in Afrika. Bei ihnen versagen Therapien deutlich häufiger als bei Erwachsenen. Fachleute gingen lange davon…

Zentraler Treiber für Entwicklung von Epithelkrebs identifiziert

Ein Signalweg namens TNF-α steuert die Umwandlung von Epithelzellen, der obersten Zellschicht von Haut und Schleimhäuten, in aggressive Tumorzellen. Schreitet eine Krebserkrankung fort, aktivieren die Zellen ihr eigenes TNF-α-Programm und…

Partner & Förderer