3.3 Blechumformung und Schneiden - Karosserietechnik FH Aachen
3.3 Blechumformung und Schneiden - Karosserietechnik FH Aachen
3.3 Blechumformung und Schneiden - Karosserietechnik FH Aachen
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
3 Blechteilfertigung<br />
Teil 3<br />
Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6: Luft- <strong>und</strong> Raumfahrttechnik /<br />
Fachhochschule <strong>Aachen</strong> / Hohenstaufenallee 6 / 52064 <strong>Aachen</strong> / www.karosserietechnik.fh-aachen.de
3 Blechteilfertigung<br />
Agenda<br />
3.1 Metallische Werkstoffe für den Karosseriebau<br />
3.2 Kenngrößen der Umformtechnik<br />
<strong>3.3</strong> <strong>Blechumformung</strong> <strong>und</strong> <strong>Schneiden</strong><br />
<strong>3.3</strong>.1 Tiefziehen <strong>und</strong> Streckziehen<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckformung (IHU)<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 2/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Lastenheft Produktionsfreigabe Beschaffungsfreigabe Produktionsvorserie 0-Serie Serie<br />
Vorplanung Konstruktion Werkzeuganfertigung Werkzeugeinarbeitung<br />
Beginn SE-Projekt<br />
Projektierung<br />
Methodenplanung<br />
CAD-Daten<br />
Ziehanlage<br />
Prototypenteile<br />
Werkzeugkonstruktion<br />
Gießmodelle<br />
Guß<br />
Mechanische Bearbeitung<br />
Bankarbeit<br />
Home-Tryout<br />
Serien-Tryout<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 3/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
CA-Datenfluss im Werkzeugbau<br />
QS<br />
Lieferanten<br />
Gießmodellbau<br />
Urdaten<br />
Methode<br />
Konstruktion<br />
Wirkflächen<br />
Programme<br />
Fertigung<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 4/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Datenverarbeitung in der Methodenplanung<br />
Input: Urdaten<br />
(K<strong>und</strong>e)<br />
Arbeitsdaten:<br />
- Simulationen<br />
- Ziehanlagenentwürfe<br />
- Methodenentwürfe<br />
Output:<br />
- Methodenplan (3D <strong>und</strong> 2D)<br />
- Ziehanlage inkl.<br />
Bombierungen<br />
- Modifikation Urdaten<br />
(Machbarkeit)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 5/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Datenverarbeitung in der Konstruktion<br />
Input:<br />
Methodenplan<br />
Output:<br />
- Durchlaufplan<br />
- Gießmodelldaten<br />
- Solid-Konstruktion<br />
- Isometrie Einzelteile<br />
- Brennschablonen etc.<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 6/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Datenverarbeitung im Gießmodell<br />
Input:<br />
- 3D Solid Konstruktion<br />
Abnahme<br />
über Daten<br />
Output:<br />
Gießmodell -> keine Daten<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 7/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Datenverarbeitung im Gießmodell<br />
Input:<br />
- Konstruktion<br />
- Methodenplan<br />
- Ziehanlage<br />
Output:<br />
- Werkzeugarbeitsplan<br />
(WAP)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 8/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Datenverarbeitung in der NC-Programmierung<br />
Input:<br />
- Solid-Konstruktion<br />
-WAP<br />
Output:<br />
NC-Programme für<br />
- Gr<strong>und</strong>bearbeitung (Aufbaufräsen)<br />
- Bohrprogramme<br />
- Formprogramme<br />
- Umrißprogramme<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 9/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Datenverarbeitung in der Fertigung - Werkzeugmontage<br />
Input:<br />
- Solid-Konstruktion<br />
-WAP<br />
Output:<br />
- Detailzeichnungen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 10/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
Mechanische Bearbeitung, Montage & Tryout<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 11/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
3.1 Metallische Werkstoffe für den Karosseriebau<br />
3.2 Kenngrößen der Umformtechnik<br />
<strong>3.3</strong> <strong>Blechumformung</strong> <strong>und</strong> <strong>Schneiden</strong><br />
<strong>3.3</strong>.1 Tiefziehen <strong>und</strong> Streckziehen<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckformung (IHU)<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 12/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
4<br />
5<br />
7 8<br />
3<br />
5<br />
2<br />
10<br />
6<br />
1<br />
9<br />
1 Coillager, 2 Platinenschneidanlage, 3 Platinenlager, 4 Werkzeuglager, 5 Pressenlinie,<br />
6 Transferpresse, 7 Auslaufförderband / Qualitätskontrolle Pressenlinie, 8 Fertigteilelager,<br />
9 Werkzeugreparatur <strong>und</strong> Reinigung, 10 Try-out Pressen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 13/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Coil - Platinen<br />
Platinenschneidanlage 8000 kN:<br />
• Bandanlage mit Coilladewagen, Abwickelhaspel, Vorschub mit Schmutz-/Sauberwalzen<br />
• Band-Waschanlage für Waschöl, Kassettenrichtwerk, Schlaufengrube <strong>und</strong> Nahterkennung<br />
• Platinenstapler für kontinuierlichen Betrieb, Doppelstapel für Großteile<br />
• Universelles Schwenkwerkzeug für Rechtecke, Trapeze, Dach- <strong>und</strong> Bogenschnitte<br />
• Platinenschneidlinie für Stahlbänder<br />
max. 2000 mm x 3 mm mit Schneidpresse<br />
<strong>und</strong> Magnetstapler<br />
• Schrottabführung unter Flur<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 14/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Tailored blanks<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 15/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Tailored blanks<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 16/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Tailored blanks<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 17/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Tailored blanks<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 18/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Tailored rolled blanks<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 19/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Tailored rolled blanks<br />
Prototyp – Fersenträger (ibf)<br />
Einsatz von Tailord Rolled Blanks beim BMW 6er (BJ04)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 20/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Tailored rolled blanks<br />
Möglicher Einsatz von Tailor Rolled Blanks im Karosserierohbau<br />
(Quelle: Mubea)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 21/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen<br />
Einteilung der Pressen nach der Art des Antriebs<br />
Mechanisch<br />
• die Bewegung der Exzenterwelle<br />
wird über das Pleuel auf den Stößel<br />
übertragen, die sinusförmige<br />
Hubkurve ist durch die Geometrie der<br />
Extenter- bzw. Kurbelwelle<br />
vorgegeben<br />
• bis zu 18 Hub / min<br />
•Gegenüber Hydraulischen Pressen bis<br />
zu 30% geringerer Energiebedarf<br />
•Aufgr<strong>und</strong> des „sauberen“<br />
Kraftschlusses geeignet zur<br />
Doppelteilfertigung<br />
Hydraulisch<br />
• die Stößelgeschwindigkeit wird über<br />
eine entsprechende Steuerung der<br />
Hydraulik dem Arbeitsprozess<br />
angepasst<br />
• bis zu 10 Hub / min<br />
•Sanftes Aufsetzen des<br />
Werkzeugoberteils – geringerer<br />
Werkzeugverschleiß<br />
•Bzgl. Materialschwankungen<br />
unempfindlicher Umformprozess<br />
•Schnellere Einarbeitung neuer<br />
Werkzeugsätze – hohe Flexibilität<br />
Servotechnik<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 22/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen<br />
Kniehebelantrieb<br />
Blechhalterpleuel<br />
Blechhalterstößel<br />
Blechhalter<br />
Pressentisch<br />
Kopfstück<br />
Stößelantrieb<br />
Stößelpleuel<br />
Ziehstößel<br />
Stempel<br />
Matrize<br />
Doppeltwirkende<br />
mechanische<br />
Kurbelpresse<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 23/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen<br />
Hubkurve mechanischer <strong>und</strong> hydraulischer Presse<br />
inkl. Zyklus- <strong>und</strong> Transportzeit<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 24/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen<br />
Hubkurve einer Hydraulische Presse im Detail<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 25/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Gemeinsamkeiten konventioneller mechanischer Pressenantriebe<br />
• Hubzahl ist variabel<br />
• Hublänge ist optional einstellbar<br />
• Aber: Zeit-Weg-Gesetz fix<br />
Antrieb kann nur optimal sein für einen Teil des<br />
Umformprozesses<br />
• Kompromiss über den Gesamtprozess<br />
• Der langsamste Teilprozess bestimmt die Ausbringung<br />
Ziel: Zeit-Weg-Gesetz variabel für optimale Ausbringung<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 26/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Hub<br />
• Langsam um UT <strong>und</strong> OT<br />
• Hohe Kraftübersetzung um UT<br />
• Schnelles Schließen <strong>und</strong><br />
Öffnen<br />
Ausgangskinematik: Exzenterantrieb<br />
Kurbelwinkel<br />
Stößelbewegung einer mechanischen Presse mit Exzenterantrieb<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 27/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Der Gesamtprozess in Teilschritten<br />
Hub<br />
Werkzeugprozess<br />
Transferfenster<br />
Werkzeug<br />
öffnen<br />
Kurbelwinkel<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 28/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Hub<br />
• Ziehgeschwindigkeit<br />
• Schnittgeschwindigkeit<br />
• Werkzeug-Funktionen<br />
wie Federn, Schieber usw.<br />
Teilschritt Werkzeugprozess<br />
Prozesssicherheit <strong>und</strong> Teilequalität<br />
Kurbelwinkel<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 29/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
• Freigängigkeit schaffen<br />
• Werkzeugfunktionen<br />
wie Federn, Schieber usw.<br />
• Bauteil- Ausheber<br />
Teilschritt Werkzeug öffnen<br />
Hub<br />
WZ- Öffnen<br />
WZ- Konstruktion<br />
Taktzeitoptimierung<br />
Kurbelwinkel<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 30/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Teilschritt Transferfenster<br />
• 2-Achs oder 3-Achs Transfer<br />
• Crossbarmode<br />
• Wendefunktion<br />
• Folgeverb<strong>und</strong><br />
Hub<br />
Synchronisation zur Automation<br />
Kurbelwinkel<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 31/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Steigerung der Ausbringungsleistung durch Servotechnik<br />
Beispiel: Folgeverb<strong>und</strong>werkzeug<br />
4. Verkürzte<br />
OT-Durchlaufzeit<br />
1. Prozess mit Grenz-<br />
Ziehgeschwindigkeit<br />
5. Taktzeitreduktion<br />
2. Prozess mit sicherer<br />
Ziehgeschwindigkeit<br />
3. Optimierte Rücklaufgeschwindigkeit<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 32/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Programmierbare Hublänge durch Reversierbetrieb („Pendelhub“)<br />
Transfer Betrieb<br />
Pendelhub-<br />
Betrieb<br />
Folgeverb<strong>und</strong> Betrieb<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 33/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Servotechnik<br />
Vorteile des Servoantriebs auf einen Blick<br />
Bewegungsabläufe sind individuell programmierbar<br />
Optimale Anpassung an Umformprozess, Werkzeug <strong>und</strong> Automation<br />
Hohe Ausbringung <strong>und</strong> Prozesssicherheit bei bester<br />
Bauteilqualität<br />
Ersatz der mechanischen Hubverstellung durch programmierbare<br />
Pendelbewegung<br />
Feinfühliger Tryoutbetrieb durch variable Einrichtgeschwindigkeit <strong>und</strong><br />
Reversiermöglichkeit<br />
Anfahren unter Last, volles Arbeitsvermögen ab 1 SPM<br />
Maximale Flexibilität<br />
Quelle:<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 34/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Pressensysteme<br />
Pressensysteme zur Herstellung<br />
von Karosserieteilen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 35/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Pressensysteme<br />
Kriterien zur Pressenauswahl<br />
Teilespektrum<br />
Gesamtteileproduktion<br />
niedrige<br />
Investition<br />
geringer<br />
Platzbedarf<br />
Werkzeugwechselzeit<br />
[min]<br />
Großteil-Transferpressen<br />
Saugerbrücken- Greiferschienen-<br />
Transfer<br />
Transfer<br />
große, instabile Teile<br />
mittelgroße Teile<br />
<strong>und</strong> Doppelteile<br />
Pressenlinien<br />
unterschiedlicher<br />
Ständerweiten<br />
alle Teile<br />
++ + 0<br />
0 + ++<br />
+ ++ 0<br />
10 10 30<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 36/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Mechanische Pressenstraßen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 37/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Hydraulische Pressenstraßen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 38/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Umformanlagen / Großteil-Transfer-Presse<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 39/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Pressenbelegungsplan<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 40/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 41/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Falzbemaßung<br />
Quelle: ifU Stuttgart<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 42/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
Quelle: ifU Stuttgart<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 43/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
3.1 Metallische Werkstoffe für den Karosseriebau<br />
3.2 Kenngrößen der Umformtechnik<br />
<strong>3.3</strong> <strong>Blechumformung</strong> <strong>und</strong> <strong>Schneiden</strong><br />
<strong>3.3</strong>.1 Tiefziehen <strong>und</strong> Streckziehen<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckformung (IHU)<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 44/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Prinzipieller Prozess des Warmumformens<br />
Direktes Warmformen: ohne Vorformen (weniger komplexe<br />
Geometrie, hoher Werkzeugverschleiß)<br />
Indirektes Warmformen: mit Vorformen (höhere Kosten,<br />
komplexe Geometrien, niedriger Werkzeugverschleiß)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 45/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 46/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Fließkurven k F von Stahl bei<br />
unterschiedlichen<br />
Temperaturen<br />
quenched = abgeschreckt!<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 47/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 48/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Rohbau Peugeot 307 307 MJ2001<br />
•• B-Säulenverstärkung<br />
•• Dachverstärkung<br />
Dachverstärkung<br />
•• Stoßfängerträger Stoßfängerträgerhinten<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 49/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Möglichkeiten in der Zukunft<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 50/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Complete side panel<br />
Inner door<br />
First steps Past Yesterday Today Future<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 51/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Benchmark research: B-Pillar VW Passat<br />
Process<br />
Hot forming<br />
No. of Parts per Stroke 1 2<br />
Cycle time [sec.] 24 24<br />
Part/min 2,5 5<br />
Equipment required 1 x 1 x<br />
Laser cutting<br />
Cycle time [sec.] 80 80<br />
Part/min 0,75 0,75<br />
Equipment required 3 x 6 x<br />
Investment and Manufacturing Cost<br />
Hot Forming<br />
6 x Laser Cutting (2 parts/Stroke)<br />
Press line 2.900.000 € Laser source 4.500.000 €<br />
Line setup 100.000 € Robots (6 pcs. À 175 kg) 240.000 €<br />
Furnace 1.128.000 € Integration 300.000 €<br />
Integration of furnace 48.750 €<br />
Total Invest 4.176.750 € Total Invest 5.040.000 €<br />
Employees 1,33 Employees 2,67<br />
Hourly rate 368 € Hourly rate 502 €<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 52/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Cost Comparison Hot Forming – Cold Forming on Transfer S4500 (Zwickau)<br />
Example: B-Pillar VW Passat<br />
Hot forming<br />
Single out Double out<br />
Part/min 2,5 5<br />
Hourly rate stamping [€/h] 368 € 368 €<br />
Process cost stamping [€/pcs.] 3,23 € 1,62 €<br />
Hourly rate laser [€/h] 502 € 502 €<br />
Process cost laser[€/pcs.] 3,34 € 3,34 €<br />
Cold Forming S4500<br />
Due to Press Force 1 part / Stroke<br />
14<br />
835 €<br />
1,41 €<br />
0<br />
0<br />
Manufacturing cost total[€/pcs.] 6,57 € 4,96 €<br />
1,41 €<br />
Different Materials with different gages to achieve<br />
SAME crash Performance as Usibor 1500<br />
Material grade Usibor 1500 Usibor 1500 DP 600 DP 800 DP 1000 MSW 1200<br />
Material gage 2,35 2,35 5,9 4,4 3,2 2,9<br />
Material price [€/to.] 750 € 750 760 € 800 € 890 € 860 €<br />
Material price [€/pcs.] 8,39 € 8,39 € 22,41 € 18,09 € 15,21 € 13,39 €<br />
Blank weight 11,2kg 28,8kg 22,0kg 16,5kg 15,0kg<br />
Piece price [€/pcs.] 14,96 € 13,35 € 23,82 € 19,50 € 16,62 € 14,80 €<br />
Die costs 370.000 € 470.000 € 687.000 € 726.000 € 761.000 € 831.000 €<br />
Idle station 30.000 € 30.000 € 7.000 € 7.000 € 7.000 € 7.000 €<br />
Transfer finger 30.000 € 30.000 € 24.000 € 24.000 € 24.000 € 24.000 €<br />
Total tooling costs 430.000 € 530.000 € 718.000 € 757.000 € 792.000 € 862.000 €<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 53/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
Warmumformen in Konkurrenz zum konventionellen Tiefziehen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 54/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
3.1 Metallische Werkstoffe für den Karosseriebau<br />
3.2 Kenngrößen der Umformtechnik<br />
<strong>3.3</strong> <strong>Blechumformung</strong> <strong>und</strong> <strong>Schneiden</strong><br />
<strong>3.3</strong>.1 Tiefziehen <strong>und</strong> Streckziehen<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckformung (IHU)<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 55/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 56/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 57/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 58/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Kalibrierdruck<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 59/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Ausgangsquerschnitt muss immer kleiner als Endkontur sein!<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 60/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Aber schlecht: Ausgangsquerschnitt wesentlich kleiner als Endkontur!<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 61/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Aber auch schlecht: Ausgangsquerschnitt nur geringfügig kleiner als Endkontur!<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 62/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 63/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Einbringen von Löchern<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 64/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Neuer BMW R1150 Rahmen in IHU<br />
Vorgabe der Designflächen<br />
Konventionelle Blechschalenbauweise<br />
der R1100 RS,GS,RT<br />
Qualität des ausgewählten Rohres:<br />
Bezeichnung: St 52-3 NBK<br />
Streckgrenze Rp 0,2<br />
: 365 N/mm 2<br />
Zugfestigkeit Rm: 495 N/mm 2<br />
Dehnung A5: 38%<br />
IHU-Rahmen als Designelement<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 65/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Anbindung<br />
Motorlager<br />
Anbindung<br />
Kugelgelenk<br />
Umfang<br />
= 151,8mm<br />
Möglicher Ausgangsdurchmesser D 0<br />
= 28,6mm<br />
Größte Umfangsdehnung ε max<br />
= 69%<br />
Umfang<br />
= 89,8mm<br />
Vorentwurf:<br />
Nicht herstellbar<br />
Umfang<br />
= 152,6mm<br />
Umfang<br />
= 128,8mm<br />
Möglicher Ausgangsdurchmesser D 0<br />
= 39mm<br />
Größte Umfangsdehnung ε max<br />
= 24 %<br />
Analyse der Designvorgabe hinsichtlich Herstellbarkeit im IHU<br />
durch eingeschränkte Querschnittserweiterung<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
Fertigungsgerechte<br />
Endkonstruktion<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 66/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Umformsimulation<br />
Umformsimulation der<br />
einzelnen Prozessfolgen<br />
•Biegen<br />
• IHU Werkzeug schließen<br />
•IHU<br />
Wandstärkenverteilung<br />
s 0 = 2,0<br />
s min = 1,7<br />
s max = 2,2<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 67/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Fertigungsprozess der hydrogeformten Hauptrohre<br />
Prozeß / Werkzeuge<br />
Laserschneiden<br />
Trennen der<br />
Doppelteile<br />
Innenhochdruck<br />
Umformung<br />
Max. Innendruck<br />
p imax = 2.300bar<br />
Vorformen<br />
CNC-Biegen<br />
4 Bögen,<br />
Biegeradius R = 220mm<br />
Halbzeug: Rohr 39 x 2<br />
Längsnaht geschweißt <strong>und</strong><br />
auf Maß gezogen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 68/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
IHU-Werkzeuge<br />
Kostenvergleich<br />
R1100R<br />
R1150R<br />
Investitionen 100% 33%<br />
Stückkosten 100% 149%<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 69/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Volvo C70<br />
A-Säule in IHU mit r<strong>und</strong>geknetetem Ausgangsrohr reduziert Bauteilanzahl<br />
C70 (MJ2000)<br />
C70 (MJ2006)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 70/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
• Umfangserweiterung um ca. 70%<br />
(∅70mm ∅115mm)<br />
• Vergütungsstahl 22MN60 (Rp0,2~420MP)<br />
• Kaltverfestigung (Rp0,2~510MPA)<br />
• Wandstärkenvarianz von ~3,5 bis ~ 5,1mm<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 71/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Prozesskette<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 72/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Nachteile:<br />
Schlechte Anbindung von<br />
angrenzenden Bauteilen<br />
Darstellung bestimmter<br />
Geometrien sehr schwer<br />
umsetzbar<br />
langsamer Prozess<br />
Hinterachse<br />
Vorteile:<br />
Vermeidung von Flanschen <strong>und</strong><br />
Schweißoperationen durch<br />
geschlossenes Profil<br />
Hohe Materialverfestigung<br />
Hohe Maßhaltigkeit<br />
relative hohe Umformbarkeit<br />
durch 3-axialen<br />
Spannungszustand<br />
Bedingt variable Wandstärken<br />
durch Nachschieben möglich<br />
Stoßfängerträger<br />
Ford Mondeo BJ2001<br />
Überrollbügel Porsche Boxter<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 73/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Vorteile:<br />
Höheres<br />
Grenzziehverhältnis 2,7:1<br />
Bessere Oberflächengüte<br />
Höhere Maßgenauigkeit<br />
Konstantere Blechdicken<br />
Herstellung in einem Zug<br />
In einem Werkzeug<br />
verschiedene Wandstärken<br />
verwendbar<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 74/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Aktives hydromechanisches Ziehen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 75/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Drücke:<br />
Stahl 200-600bar<br />
Edelstahl 300-1000bar<br />
Aluminium 50-200bar<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 76/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 77/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Quelle: Universität Erlangen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 78/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckumformung (IHU)<br />
Konventionelles Tiefziehen in<br />
mehreren Operationen<br />
Hydromechanisches Tiefziehen in<br />
einem Prozessschritt bei gleichzeitig<br />
niedrigerer Wandstärkenvariabilität<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 79/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
3.1 Metallische Werkstoffe für den Karosseriebau<br />
3.2 Kenngrößen der Umformtechnik<br />
<strong>3.3</strong> <strong>Blechumformung</strong> <strong>und</strong> <strong>Schneiden</strong><br />
<strong>3.3</strong>.1 Tiefziehen <strong>und</strong> Streckziehen<br />
<strong>3.3</strong>.2 Prozesskette Werkzeugbau<br />
<strong>3.3</strong>.3 Prozesskette Presswerk<br />
<strong>3.3</strong>.4 Warmumformung<br />
<strong>3.3</strong>.5 Innenhochdruckformung (IHU)<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 80/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Prozesskette Werkzeugbau<br />
Biegen im Gesenk<br />
Schwenkbiegen<br />
R<strong>und</strong>biegen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 81/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Rückfederung beim Biegen<br />
(Rückfederungsfaktor):<br />
kR<br />
= α 2 / a1<br />
= (ri1<br />
+ 0,5s)/(ri2<br />
+<br />
0,5s)<br />
Werkstoffbeanspruchung<br />
beim Biegen:<br />
a) in Längsrichtung<br />
b) in Querrichtung<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 82/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Rückfederungsverhältnis kR in<br />
Abhängigkeit vom Biegeradius (ri/s)<br />
sowie dem eingesetzten Material<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 83/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Blechdicke<br />
Blechdicke<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 84/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Schwenkbiegemaschine<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 85/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Roll-forming is well-suited for automotive<br />
components in high strenth steel.<br />
Control of springback<br />
stamping dies<br />
is easier than in<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 86/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Vorlaufstanze<br />
möglich<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 87/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Roll Forming<br />
Double<br />
Decoiler<br />
Coil Junction<br />
Welding Machine<br />
Roll Forming Machine<br />
& Set of 20 pairs of<br />
rolls<br />
Cutting<br />
system<br />
Process Advantages<br />
• No Scrap<br />
• Less work hardening<br />
• Adjustable spring back<br />
• Continuous process<br />
• Process for AHSS up to MSW 1200<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
Front Crash beam<br />
Process with 20 stages<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 88/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Operationsfolgen<br />
einzelner Walzen<br />
Formwalzen<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 89/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Möglicher Einsatz<br />
bei Türrahmen<br />
Quelle: Dura Auto<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 90/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Process<br />
Roll Forming<br />
Nr. of Parts per Stroke 1<br />
Cycle time [sec.] 7,5<br />
Part/min 8<br />
Equipment required 1 x<br />
Stretch bending<br />
Cycle time [sec.] 20<br />
Part/min 3<br />
Equipment required 3 x<br />
Punching<br />
Cycle time [sec.] 12<br />
Part/min 5<br />
Equipment required 2 x<br />
Investment and Manufacturing Cost<br />
Roll Forming Stretch bending Trimming & Piercing<br />
Roll forming machine 220.000 € Stretch bending 620.000 € Punching 300.000 €<br />
Continous cutting system 20.000 € machine<br />
machine<br />
Coil junction welding 35.000 €<br />
Double decoiler 20.000 € Total<br />
Total Invest 295.000 € Total Invest 620.000 € Total Invest 300.000 € 1.215.000 €<br />
Employees 1,33 Employees 2,33 Employees 1,33<br />
Hourly rate 124 € Hourly rate 125 € Hourly rate 138 €<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 91/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Cost Comparison Hot Forming – Cold Forming on Transfer S4500 (Zwickau)<br />
Example: Bumper Fiat Grande Punto<br />
Rollforming<br />
Single out<br />
Part/min 8<br />
Hourly rate Rollforming [€/h] 124 €<br />
Process cost stamping [€/pcs.] 0,31 €<br />
Hourly rate Stretch bending [€/h] 125 €<br />
Process cost stretch bending[€/pcs.] 0,32 €<br />
Hourly rate punching [€/h] 138 €<br />
Process cost punching [€/pcs.] 0,35 €<br />
Manufacturing cost total[€/pcs.] 0,98 €<br />
Cold Forming S4500<br />
Due to Press Force 1 part / Stroke<br />
14<br />
835 €<br />
1,41 €<br />
0<br />
0<br />
1,41 €<br />
Material grade MSW 1200<br />
Material gage 2<br />
Material price [€/to.] 910 €<br />
Material price [€/pcs.] 5,38 €<br />
Blank weight<br />
5,9kg<br />
Piece price [€/pcs.] 6,36 €<br />
Die cost<br />
Rollforming rolls 1 X (58 k€) 58.000 €<br />
Stretchbending die 3x (100 k€) 300.000 €<br />
Trim/Pierce die for punching 2x (35 k€ 70.000 €<br />
Transfer fingers<br />
Idle station<br />
Total die costs 428.000,00 €<br />
MSW 1200<br />
2<br />
860 €<br />
5,86 €<br />
6,8kg<br />
7,27 €<br />
800.000 €<br />
24.000 €<br />
7.000 €<br />
831.000,00 €<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 92/95
3 Blechteilfertigung<br />
<strong>3.3</strong>.6 Walzprofilieren<br />
Möglicher Einsatz in der Bodengruppe<br />
Quelle: Linde <strong>und</strong> Wiemann<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 93/95
3 Blechteilfertigung<br />
Literatur<br />
Titel: Praxis der Umformtechnik<br />
ISBN: 3-528-24987-0<br />
Autor: Heinz Tschätsch<br />
Verlag: Vieweg Praxiswissen<br />
Titel: Handbuch der Umformtechnik (Schuler)<br />
ISBN: 3-540-61099-5<br />
Autor: Schuler GmbH<br />
Verlag: Springer Verlag<br />
Titel:<br />
Verlag:<br />
Autoform Workshop Manual<br />
AutoForm Engineering GmbH<br />
Titel: Einführung in die Umformtechnik<br />
ISBN: 3-86073-665-5<br />
Autor: R. Kopp<br />
Verlag: Institut für Bildsame Formgebung RWTH <strong>Aachen</strong><br />
Titel: Stahlfeinblech für den Automobilbau<br />
ISBN: 3-478-93163-0<br />
Autor: Thyssen Krupp Stahl<br />
Verlag: Verlag Moderne Industrie<br />
Titel: Praxis der Druckgußfertigung<br />
ISBN: 3-7949-0535-0<br />
Autor: Ernst Brunhuber<br />
Verlag: Schiele & Schön<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 94/95
3 Blechteilfertigung<br />
Kontakt<br />
Dipl.-Ing. R. Krähe<br />
Tower Automotive GmbH & Co.KG<br />
De-Gaspari-Strasse 8 / D-51469 Bergisch Gladbach<br />
Tel: 02202-103-126<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
Prof. Dr.-Ing. T. Röth<br />
Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet <strong>Karosserietechnik</strong><br />
FB6 Luft- <strong>und</strong> Raumfahrttechnik<br />
Boxgraben 98 / D-52064 <strong>Aachen</strong><br />
Tel.: 0241-6009-52933<br />
roeth@fh-aachen.de<br />
Dipl.-Ing. Ralf Krähe<br />
kraehe.ralf@towerautomotive.com<br />
© Prof. Dr.-Ing. T. Röth / Lehr- <strong>und</strong> Forschungsgebiet „<strong>Karosserietechnik</strong>“ / FB6 / Fachhochschule <strong>Aachen</strong> 95/95
Change language