Einfaches Werkzeug mit großer Wirkung

Strecken, Recken, Ziehen – das klingt sehr nach Turnübungen, gemeint sind hier aber die Funktionen eines Werkzeugs in der blechverarbeitenden Industrie.

Wissenschaftler am Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart haben ein neues Werkzeugkonzept entwickelt, das ein Blech, zum Beispiel für den späteren Einsatz als Autotür, zunächst reckt, man kann auch sagen streckt, und danach verformt, in der Sprache der Fachleute „tiefzieht“.

Das Besondere daran ist der vergleichsweise einfache Aufbau des Werkzeugs. Es besteht aus zwei Hälften, zwischen denen sich das zu verformende Blech, die Platine, befindet. Um das Bauteil zu fertigen, brauchen die beiden Werkzeugteile nur durch eine Presse mit 200 Tonnen Gewicht aufeinander gedrückt werden.

Für das eigentliche Werkzeug ist durch dieses Verfahren nur ein minimaler anlagentechnischer Aufwand notwendig. Eine einfach wirkende Presse ist ausreichend, die auch für andere Werkzeuge eingesetzt werden kann. Daraus ergeben sich niedrige Herstellungs- und Materialkosten für das Ziehwerkzeug, so dass es auch für kleinere und mittelständische Betriebe erschwinglich ist. Zudem erhält das fertige Produkt durch das angewendete Verfahren eine besonders hohe Festigkeit. Für den Einsatz bei Autos bedeutet dies beispielsweise, dass sich die Gefahr einer Beule bei Hagelschlag verringert.

Für das neue Verfahren entwickelten die Forscher ineinandergreifende lamellenartige Formelemente an den Seiten der beiden Werkzeughälften. Durch deren spezifische Geometrie wird das Blech beim Schließen des Werkzeugs durch eine Presse in den Formelementeverbund hineingezogen und zunächst eben gereckt und danach tiefgezogen. Beide Prozessschritte erfolgen im selben Pressenhub. Beim sogenannten ebenen Recken erreicht man durch eine nahezu homogene Spannungsverteilung in der Platine eine gleichmäßige Verfestigung, die sich in einer plastischen Dehnung von mindestens sechs Prozent in der Bauteilmitte ausdrückt. Durch diese Vorverfestigung vor dem eigentlichen Umformvorgang erhöht sich die Abformgenauigkeit und die mechanische Widerstandsfähigkeit schwach gekrümmter Bauteile deutlich. Die besondere Geometrie der Formelemente bewirkt zudem die für den Reckvorgang erforderliche Zugkraft und die für den nachfolgenden Tiefziehvorgang erforderlichen Rückhaltekräfte. Auf den Einsatz eines Blechhalters und damit verbundener kostspieliger Einarbeitung des Werkszeugs kann dadurch verzichtet werden.

Die neu entwickelte Technologie hat sich am Institut für Umformtechnik unter dem Namen SCS (Short-Cycle-Stretch-Forming) etabliert. Das Konzept befindet sich in einem seriennahen Stadium, aktuelle Forschungsarbeiten zu diesem Thema konzentrieren sich auf die Prozessrobustheit und den Werkzeugverschleiß.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dejan Vlahovic, Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart, Tel. 0711/685-83808,

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