massivUMFORMUNG_September_2017 - Kopie

SEPTEMBER 2017
PROZESSANALYSE
Welchen Vorteil
das Simulieren
von Prozessketten bietet
ENERGIEPOLITIK
Welche Forderungen
die Branche an die
nächste Regierung stellt
LEBENSDAUERANALYSE
Über welche virtuellen
Methoden der Markt verfügt
MASSIVER LEICHTBAU
Was wir von der
dritten Phase erwarten können

EDITORIAL
Frank Severin
ist freier Mitarbeiter des
Industrieverbands Massivumformung e. V.
und Chefredakteur der massivUMFORMUNG
Leicht und simuliert
Liebe Leserin, lieber Leser,
in einer vor nun mehr über zwei Jahren durch ge führten Um frage
zeigten Sie uns unter anderem auf, dass Massiv um formung
weit aus mehr be deutet als die reine Form gebung. Diese Er wartungen
be rück sichtigend, bieten wir Ihnen in dieser Aus gabe
der massivUMFORMUNG erneut einen weit ge spannten Bogen
an Er fah rungs berichten und Fach beiträgen.
„Aus der Praxis“ in for mieren wir Sie beispiels weise über ökono
misch und öko lo gisch inno va tive Kon zepte beim An trieb
von Ge senk schmie de pressen sowie bei Ent zun derungs an lagen
zur Er zeugung quali ta tiv hoch wertiger Ober flächen von
Schmie de teilen für die Kunden in der Auto mobil industrie. In
der gleichen Rubrik berück sichtigen wir auch not wendige Wirtschaft
lich keits strategien für die be trieb liche Infra struktur, in
diesem Fall für die Druck luft erzeugung im Pro duktions be reich
der Nach- und Fertig be arbeitung von Lkw-Achsschenkeln.
Praxis ge rechte Werk zeug aus legung hin sicht lich der Gravurge
staltung und in punkto Ver schleiß schutz maß nahmen sowie
For schungs ergebnisse in der me cha nischen Vor be hand lung
sind in der „Techno logie und Wissen schaft“ zuhause und daher
auch dieses Mal in gleich namiger Rubrik zu finden.
Gleicher maßen bieten wir Ihnen ge nügend Hin weise, dass die
An wen dung der nu merischen Simu lation in unserer Branche inzwischen
weit über die ur sprüng liche Material fluss simu lation
während der Um for mung hinaus ge gangen ist: Sowohl zur integra
tiven Werk stoff simulation als auch über die simulative Betrachtung
von Wärme be hand lung und Zer spanung inner halb
der Pro zess kette und über den Nutzen bei der Lebens dauerana
lyse wird in den nach fol genden Fach bei trägen eine Fülle
von ak tu ellen Infor mationen ge boten.
„Im Fokus“ sehen wir für Sie einen ener gie po litischen For derungs
katalog zur Strom preis ent lastung. Direkt nach Druck legung
dieser massivUMFORMUNG wird sich zu mindest das Kabi
nett im Deutschen Bundestag neu zu sammen setzen. Un abhängig
von der sich daraus kon sti tuieren den Regierung bleibt
die For derung nach Strom preis ent lastung und Neu ver teilung
der Kosten für Industrie und Privat haus halte.
Dar über hinaus hat die Initiative Massiver Leicht bau im fünften
Jahr ihres Be stehens die dritte Stufe ge zün det. Wir infor mie ren
Sie „Im Rund blick“ über Ziele und Schwer punkte dieser interna
ti onalen multi la teralen Studie, deren 37 teil nehmende Unternehmen
aus den USA, Japan, Deutschland und dem übrigen
West europa stammen, und werden Sie zukünftig auf dem Laufen
den halten.
Ak tu elle Produkte und ihre Ent wick lungen in der ge sam ten
Massiv um for mung folgen dem nach dem An spruch des Leichtbaus
und sind durch aktuell am Markt ver fügbare Simu la tionssoft
ware kon struk tiv aus ge legt.
Und sollten Sie darüber hin aus selbst ein mal schmie den wollen:
Im Ketten schmie de museum Frönden berg be steht dafür die
Mög lich keit – zeit gleich können Sie dort auch heiraten – Bedingung
ist dies jedoch nicht.
Viel Spaß und Freude beim Lesen wünscht Ihnen Ihr
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 3

INHALT
EDITORIAL
AM SCHWARZEN BRETT
IM RUNDBLICK
Massiver Leichtbau geht international –
Dritte Phase der Initiative Massiver Leichtbau
ist gestartet
3
6
20
IM FOKUS
Energiepolitische Forderung
an die nächste Bundesregierung
24
AUS DER PRAXIS
Schmiede bau teil-Lebens dauer ana ly se
mit ak tu ellsten am Markt ver füg ba ren
vir tu ellen Methoden
30
Entwickler unter Zeitdruck – Herausforderungen
für den Massivumformer
34
Neue Wege bei der en ergie effizien ten
Ge stal tung und Aus legung mo der ner
An triebs kon zepte von Ge senk schmie de pressen
Microline Descaling macht das Entzundern
wirtschaftlich
40
44
Eigeninvestition ist über 10 Jahre günstiger
als Contracting
48
4
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

INHALT
WIRTSCHAFT UND GESELLSCHAFT
Eine energieintensive
energieeffiziente Branche
52
KOMMENTAR 55
TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Simulative Betrachtung von
Prozessketten in der Fertigung
56
Partielle belastungsgerechte
Verschleißschutzmaßnahmen
für Schmiedegesenke
60
Geometriebasierte prozessbegleitende
Abweichungskompensation
66
Neuartige flexible Entzunderungsverfahren
zur Verbesserung der Teilequalität
beim Warmmassivumformen
VERANSTALTUNGEN
Veranstaltungskalender
72
77
IMPRESSUM 83
KUNST UND KULTUR
Die Kunst des Kettenschmiedens
84
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 5

AM SCHWARZEN BRETT
Tobias Hain, Geschäftsführer Industrieverband
Massivumformung, Förderpreisträger
Dr. Benjamin Lambie, Michael Henke, Leiter
Ausschuss Forschung und Technik im IMU, und
Dr. Frank Springorum, Vorstandsvorsitzender des
IMU (von links)
IMU-Förderpreis für
Dr. Benjamin Lambie
Auf seiner Jahres tagung am 29. Juni in
Dortmund hat der Industrie ver band
Massiv um formung e. V. (IMU) zum
sechsten Mal seinen mit 1.000 Euro dotie
rten För der preis ver liehen. Aus gezeich
net wurde Dr. Benjamin Lambie,
Ma na ging Di rector der Tech nischen
Uni versi tät Darm stadt, für seine Studie
„Ein satz mög lich keiten der Computa
tional Fluid Dy namics (CFD) bei
der nu me rischen Simu lation der Strömung
in Sprüh köpfen für das Gesenk
schmieden“. Lambie arbeitet im
Be reich Maschi nen bau, Profil bereich
Thermo­Fluids & In ter faces TFI.
Der In dus trie ver band wür digt mit dem
För der preis den außer ordent lichen
Ein satz von Hoch schul an ge hörigen
für die Massiv um for mung in wissenschaft
lichen Stu dien. „Unsere Bran che
ist so wohl auf ex zel lente For schung
als auch auf qua li fi zier ten Füh rungsnach
wuchs ange wiesen, um zukunftsfähig
zu bleiben“, er klärte Dr. Frank
Springorum, Vor stands vor sitzender
des In dus trie ver bands.
Die diesjährigen IMU­Stipendiaten (von links):
Johannes Henneberg, Daniel Kampen und Max
Adner
Stipendien zur
Nachwuchsförderung
vergeben
2017 haben drei Stu den ten ein mit
je weils 4.000 Euro do tier tes IMU­
Stipen dium zur Nach wuchs för derung
er halten: Daniel Kampen, Master­Student
des Studien gangs Ma schinenbau
am Insti tut für In te grierte Pro duktion
(IPH) der Universität Hannover
bei Prof. Bernd­Arno Behrens, Max
Adner als Student des Diplom­Studien
gangs Werk stoff wissen schaften
und Werkstoff technik mit der
Ver tiefungs richtung Um form technik
am Institut für Metall formung (imf)
der TU Bergakademie Freiberg bei
Prof. Rudolf Kawalla sowie Johannes
Henneberg, Master­Student des Wirtschafts
ingenieur wesens am Lehrstuhl
für Fer tigungs techno logie (LFT)
der Friedrich­Alexander­Uni versi tät
Erlangen­Nürnberg bei Prof. Marion
Merklein.
Die IMU­Stipendien werden an Studie
rende ver geben, die im Haupt­ oder
Master studium an Hoch schul instituten
mit Lehr­ und For schungsschwer
punkt in der Massiv um for mung
er folg reich sind. „Die drei IMU­Sti pendien
sollen junge In ge nieur innen
und In ge ni eure an die Unter neh men
der Mas siv um for mung heran füh ren
be ziehungs weise bin den. Unsere
Branche braucht auch weiter hin en gagier
te Fach kräfte, um das hohe Niveau
der Techno logie zu halten“, sagte
Tobias Hain, Geschäfts führer des
Industrie ver bands Massiv umformung.
IMU wählt neue
Beiratsmitglieder
Auf der Mit glieder versammlung am
29. Juni wurden im Industrie ver band
Massiv um for mung e. V. Bei rats wahlen
durch ge führt. Wie der gewählt wurden
Korinna Schwittay (SIEPMANN
WERKE GmbH & Co. KG) und Heiko
Broch (Broch Adler Um form tech nik
GmbH & Co. KG). Als neue Mit glie der
wurden Dr. Rolf Leiber (LEIBER Group
GmbH & Co. KG) und Matthias Praus
(SEISSENSCHMIDT GmbH) gewählt.
Die insgesamt zwölf Mitglieder des
Beirats beraten und unterstützen den
Vorstand in seiner Arbeit. Sie wurden
für eine Legislaturperiode von drei
Jahren gewählt.
Im Vorstand waren keine Neuwahlen
erforderlich. Dem Vor stand
gehören folgende Mit glieder an: Als
Vor sitzender Dr. Frank Springorum
(Hammer werk Fridingen GmbH),
weiter hin Erwin Aberle (Richard
Neumayer GmbH), Dr. Harald Dorth
(PWK Automotive GmbH), Alexander
Essig (Edelstahl Rosswag GmbH),
Rüdiger Groos (SEISSENSCHMIDT
GmbH), Christoph Guhe (Metaldyne
GmbH), Dr. Stephan Guht (A. & E. Keller
GmbH & Co. KG) sowie Matthias Henke
(GKN Driveline Trier GmbH).
Neuer Auftritt
von Hatebur und
Carlo Salvi
Die Hatebur Um form maschinen AG
fasst die Marken Hatebur und Carlo
Salvi unter einem gemein samen Dach
zusammen. Die jeweiligen Leistungen
werden weiter hin an den gewohnten
Stand orten an ge boten. Seit Juli
2017 gibt es einen ge mein samen Inter
net­Auftritt, Carlo Salvi ist nun
ebenfalls unter www.hatebur.com zu
erreichen. Nach Aus kunft von Hatebur
werden zudem schritt weise die Logos
aneinander angeglichen, ebenso wie
die Pro dukt doku menta tionen und
weitere Marketing maßnahmen. Zum
ersten Mal haben sich Hatebur und
Carlo Salvi ihren Kunden und Partnern
auf der „Metal Forming Fabricating Fair
Tokyo 2017“ Mitte Juli in Japan im neuen
Erscheinungsbild präsentiert.
6
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AM SCHWARZEN BRETT
Übergabe der Ehrenurkunde durch
Herrn Dr. Genders, IHK Mainfranken (rechts)
an Barbara Bastian (CEO) und Felix Bastian
(Prokurist)
25 Jahre Tribo-Chemie
Das Familien unter nehmen Tribo­
Chemie be steht seit 25 Jahren. 1992
wurde es mit dem Ziel ge gründet,
Trenn mittel „Made in Germany“ her zustellen
und spe zi a lisierte sich dabei auf
Trenn mittel für Druck guss, Schmieden
und weitere Sonder an wendungen.
Bei der Entwicklung spe zi fi scher Rezep
turen legt Tribo­Chemie großen
Wert auf die Um welt ver träg lich keit
ihrer Pro dukte. Vom unter fränkischen
Hammelburg werden Kunden aus der
deutschen Auto mo bil in dustrie und
anderen Bran chen eben so wie Firmen
im Ausland beliefert, unter an de rem in
Russland, Südkorea, Indonesien und
China.
Be son de res Augen merk legt das
Unter nehmen unter Leitung der Familie
Bastian auf die in ten sive Kundenbetreuung:
Pro duk tions prozesse bei
Kunden sind nie identisch, was bei Entwick
lung und Ein satz hoch effizienter
Trenn mittel zu berücksichtigen ist. Die
Marken Graphitex® und Isolat® werden
welt weit vertrieben.
Siemens Mechanical Drives hat Dirostahl mit
dem „Supplier Award 2016“ ausgezeichnet
Supplier Award 2016:
Siemens ehrt Dirostahl
Die Karl Diederichs KG (Dirostahl)
hat den Siemens „Supplier Award
2016 – R&D and Innovation“ erhalten.
Das Unter nehmen wurde ausgezeichnet
für die lang jährige Werkstoff­,
Prozess­ und Qualitäts ent wicklung in
Kombi nation mit kunden orientierten
Service­ und Entwicklungslösungen
sowie die integrierte Automation und
Prozess kontrolle bei der Her stel lung
und Prüfung der Schmiede teile.
Bei der Her stel lung ge schmie de ter
Ring roh linge für Pla ne ten räder nutzt
die Karl Diederichs KG eine auto mati
sier te Ultra schall­Serien prü fung,
um steck na del kopf große Fehler in
Schmie de stücken zu finden. Das geschieht
durch eine 100­Pro zent­Abtastung
und eine auto ma tisier te Prüfüber
wach ung.
Ab häng ig von Bau teil größe, Gefüge
und Prüf kopf können ge schmie de te,
wärme be han del te und vor ge drehte
Schmie de stücke auf Fehler größen
KSR ≥ 0,7 mm – ober flächen nahe Be reiche
und dünne Wand stärken mittels
Ver gleichs körper methode sogar auf
KSR 0,5 mm – mit einem elek tro nischen
3D­Vo lu men daten satz ge prüft werden,
der auch nach Aus liefe rung des
Bau teils noch für Jahre ar chiviert und
aus wert bar bleibt.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 7

AM SCHWARZEN BRETT
Heinrich Weiss
Heinrich Weiss
75 Jahre alt
Heinrich Weiss, Vor sitzender des Gesell
schafter aus schus ses der SMS
group, ist am 5. Juni 75 Jahre alt gewor
den. Der im Sie ger land auf gewachsene
Weiss ent stammt der Gründer
familie des Un ter neh mens, das er
von 1971 bis 2013 in vierter Ge ne ra tion
42 Jahre lang ope ra tiv ge führt hat.
2013 über nahm er den Vor sitz des Aufsichts
rats der SMS group, seit 2016 ist
er Vor sitzen der des Ge sell schafteraus
schus ses.
1971 über nahm Heinrich Weiss von
seinem Vater Bernhard den Vor sitz
der Ge schäfts füh rung der SIEMAG
Siegener Ma schi nen bau GmbH in
Hilchen bach. Das Unter neh men war
seinerzeit einer der fünf größ ten Walzwerks
bauer in Deutsch land. Unter
der Füh rung von Weiss ent wickelte
sich das Familien unter neh men durch
mehrere Fu sio nen und Über nahmen
im In­ und Aus land zur heu tigen SMS
group, einer der welt weit füh renden
Unter nehmens gruppen auf dem
Gebiet des Anlagen­ und Maschinenbaus
für die Her stellung und Verarbeitung
von Stahl und NE­Metallen.
Darüber hinaus war Heinrich Weiss
von 1983 bis 1989 Vize präsident des
Verbands Deutscher Maschinenund
An lagen bau (VDMA) und von
1991 bis 1992 Präsident des Bundesverbands
der Deutschen Industrie
(BDI). Er hatte in den vergangenen
Jahr zehnten zahl reiche Auf sichtsrats
man date in der Wirtschaft inne.
Außerdem war er Vorsitzender des
Außen wirt schafts bei rats beim Bundes
minister für Wirtschaft, Vor standsmit
glied des Asien­Pazifik­Aus schusses
der Deutschen Wirt schaft und
Vor stands mit glied im Ost­Aus schuss
der Deutschen Wirt schaft. Heinrich
Weiss gilt als einer der Pioniere der
chinesisch­deutschen Wirtschaftsbe
ziehungen nach der Öffnung des
Landes Ende der 1970er­Jahre.
Ute Salzbrenner
Ute Salzbrenner neue
CFO der Felss Gruppe
Seit 1. August 2017 ist Ute Salzbrenner
als Chief Financial Officer (CFO) verantwortlich
für die Finanzen der Felss
Gruppe. Damit löst sie Mark Schwegler
ab, der mehr als zwölf Jahre für das
Unter nehmen tätig war. Zuletzt begleitete
er die Über nahme der Felss
Holding durch die Schweizer Be teili
gungs gesellschaft Capvis. „Mit der
Über nahme durch Capvis haben wir
die fi nan zielle Zu kunft der Gruppe
für die kommenden Jahre ge sichert.
Ich bin stolz darauf, mich nach einem
solchen Erfolg vom Unter nehmen verab
schie den und neuen Auf gaben widmen
zu können“, so Schwegler.
Seine Nach folgerin Ute Salzbrenner
bringt drei zehn Jahre Er fahrung als
CFO unter schiedlicher Un ter neh men
ein, haupt säch lich aus der Auto mobil
branche. In ihren Auf gaben bereich
bei Felss fallen die Finanzen der
Gruppe, das Controlling, die IT und
der HR­Bereich. Zu ihren Zielen als
CFO äußerte sie: „Felss ist ein Unternehmen
mit Tra di tion und Weit blick.
Ich freue mich darauf, ge meinsam
mit meinen Kollegen den gesunden
Wachs tums kurs fort zu führen.“
Die Felss­Gruppe mit Hauptsitz in
Königsbach­Stein ist neben zwei
wei teren deutschen Stand orten in
Bretten­Gölshausen und Nesselwang
auch in Wujiang (China), New Berlin
(USA), Triengen (Schweiz) und
Ilava (Slowakei) vertreten. Weltweit
beschäftigt Felss etwa 632 Mitarbeiter,
402 davon in Deutschland.
Massivumformung 2025:
Verband entwickelt
Zukunftsstrategien
Unter dem Stich wort „Massiv um formung
2025“ hat der In dus trie ver band
Mas siv um for mung e. V. am 2. und 3.
Mai 2017 einen Stra te gie pro zess gestartet.
Vor stands­ und Bei rats mit glieder
kamen zunächst in einem Kick­off­
Work shop zu sam men, um zu künftige
Chancen und Ri si ken für die Bran che
zu identi fi zie ren und Im pulse für die
weitere Aus rich tung der Akti vi täten
und Pri ori tä ten der ver band lich en Arbeit
ab zu lei ten.
In einer „Zukunfts reise 2030 – 40“
wurden zu nächst Visio nen zur zukünftigen
Ent wick lung von Tech nolo
gien, Wert schöp fungs ketten, Mobi
lität, Digi talisierung und Ar beitswelten
auf ge zeigt. An schlie ßend
ent wickel ten die Teil neh mer mit Hilfe
der Me tho dik „Blue­Ocean­Strategy“
Ideen, wie die Unter neh men der Massiv
umfor mung kom mende Chancen
nutzen und ne ga tive Trends ver meiden
kön nen. Dabei ging es um Ideen
zur Stei ge rung der Wett be werbsfähig
keit über das Er schlie ßen neuer
Märkte oder Eta blie ren neuer Pro dukte
und Leis tungen bis hin zur Entwicklung
gänzlich neuer Ge schäftsmo
delle. Schließ lich be leuch teten die
Teil nehmer die heu tigen Struk turen
und Leistungs schwer punkte des Verbands
und glichen diese mit den künfti
gen An for de rungen der Bran che ab.
In einem weiteren Work shop im Juni
wurden kon krete Pro jekte de fi niert,
die ab der zwei ten Jahres häl fte 2017 in
die Um set zung gehen sollen.
Hier zu wer den alle Mitg lieds unterneh
men ein ge laden, sich am wei teren
Stra te gie pro zess zu be tei ligen. Die
Ein la dun gen hier zu er fol gen in Kürze.
8
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AM SCHWARZEN BRETT
Informationssicherheit
mit ISO/IEC 27001
Baden­Württembergs Umweltminister Franz
Untersteller (2.v.l.) mit Wolfgang A. Haggenmüller,
Andreas Egelseder und Rainer Schiessle von der
Felss Gruppe bei der Preisübergabe
Bild: Felss Group GmbH
Felss Gruppe erhält
Umwelttechnikpreis
Die Felss Grup pe hat den Um welttechnik
preis Baden­Württemberg er halten.
Bei der Ver leih ung im Juli in der
Schwaben land halle in Fell bach zeichnete
Umwelt minister Franz Untersteller
die Maschine „Generation e4.0“
mit dem dritten Platz in der Ka te go rie 1
„Energieeffizienz“ aus. Kalt um formver
fahren wie Rund kneten und Axialformen
eignen sich besonders gut, um
Leicht bau und Ressourcen effizienz
entlang der Prozess kette und des
Bauteil lebens zyklus zu verwirklichen.
Felss entwickelte dafür ein stan dardi
sier tes Maschinen kon zept mit effi zienter
An triebs technik und maxi malem
Be dien kom fort. Im Fokus der En twicklung
standen robuste Prozesse, op timale
Aus nutzung von Roh stoffen und
Energie sowie Flexibilität bei Mensch,
Prozess und Maschine. Auch eine Anbindung
an Industrie 4.0­Lösungen
ist durch Daten­Schnitt stellen und
Sen sor technik ge währ leistet. „Die
Ge ne ra tion e4.0 stellt für uns einen
Meilen stein im An schluss der Um formtechnik
an die In dus trie 4.0 dar“, sagte
Andreas Egelseder, Chief Market &
Technology Officer bei Felss.
Der Um welttechnik preis wird seit
2009 alle zwei Jahre vom Ministerium
für Um welt, Klima und Energie wirtschaft
Baden­Württemberg für hervorragende
und innovative Produkte in
der Umwelttechnik verliehen. Ausgezeichnet
werden Produkte, die einen
bedeutenden Beitrag zur Ressourceneffizienz
und Umwelt schonung leisten
und kurz vor der Markt einführung
stehen oder erst wenige Jahre am
Markt sind.
Die Norm ISO/IEC 27001 bietet Unternehmen
ein Gerüst für ihre In formationssicherheit.
Eine Zertifizierung
nach dieser Norm hilft Unternehmen
laut Auditierungsgesellschaft Lloyd‘s
Register Deutschland GmbH, ihre Infor
ma tionen zu schützen und Prozesse
zu sichern. Die Mehr heit der
Unter nehmen, un abhäng ig von Größe
oder Bran che, greift heute bei der
Steu erung ge schäfts kritischer Prozesse
auf in for mations tech nische
Sys teme zurück. Mögliche Cyberattacken
oder der Ver lust ver trau licher
In for ma ti onen können er heb liche
Aus wirkungen haben – sowohl finanzieller
Art als auch die Re putation betreffend.
Der Standard ISO/IEC 27001
ist von allen Unternehmen an wend bar,
die ihre Infor mations werte schützen,
Ver trauen bei Interes senten er reichen
und dies durch eine Zer ti fi zierung
von einer un abhängigen Stelle nachweisen
wollen. Be triebe könnten dadurch
außer dem Schwach stellen in
ihrer Pro zess land schaft be sei ti gen
sowie das Be wusst sein für Cyberattacken
bei Mit ar beitern steigern. Die
ISO/IEC 27001 lässt sich pro blem los in
alle gängigen Standards in te grie ren,
bei spiels weise in die Ma na ge ment systeme
ISO 9001 oder ISO 14001. Weitere
Informationen unter www.lrqa.de.
Nachruf auf
Dr. Hans-Jürgen Vogt
Am 15. August 2017 verstarb im Alter
von 89 Jahren Dr. Hans­Jürgen Vogt,
der während seines gesamten Berufslebens
in leitender Funktion für die
SIEPMANN Gesenk schmiede tätig
war. Nach seinem Ein tritt 1958 als
Direktionsassistent wurde Dr. Vogt
nach kurzer Zeit die tech nische Leitung
der SIEPMANN Gesenkschmiede
über tragen. Diese Funktion übte er
bis zu seiner Pensionierung – die
letzten sieben Jahre als Mit glied der
Geschäfts führung – aus. Mit seiner
30­jährigen Tätigkeit für die SIEPMANN­
WERKE prägte Hans­Jürgen Vogt maßgeblich
die erfolg reiche Entwicklung
der SIEPMANN Gesenk schmiede mit.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AM SCHWARZEN BRETT
Tekfor Gruppe
wieder eigenständig
Die Tekfor Grup pe wird seit dem
29. April 2017 wieder als eigenständige
Unternehmensgruppe geführt und ist
damit losgelöst vom Amtek­Konzern.
Die finanzierenden Banken haben
einen unabhängigen „Manager und
Receiver“ (Treuhänder) bei Amtek
Global Technologies (AGT) in Singapur
eingesetzt. Tekfor ist Teil der AGT­
Gruppe.
Nach Angaben der Gruppe ge schieht
dies, um die finanzielle Stabilität der
Tekfor­Werke zu gewährleisten, ihren
Wert zu er halten und um sicher zustellen,
dass Interessen von Kunden,
Lieferanten, Mitarbeitern sowie Investoren
nachhaltig gesichert sind.
Das Ge schäft wurde seither aus Liquiditätsperspektive
sta bilisiert. Das
Management­Team hat mit Unterstützung
der Beratungsunternehmen Alix­
Partners und PricewaterhouseCoopers
die strategische Neuausrichtung als
eigenständige Einheit begonnen. Unberührt
von dieser Veränderung wird
der Betrieb der Tekfor­Werke in üblicher
Art und Weise fortgesetzt.
Das lokale Management führt weiterhin
das Unternehmen, begleitet durch
PwC. Manfred Vogel, lang jähriges
Tekfor­Management­Mitglied, ist neu
eingesetzter Geschäftsführer in
Deutschland und Mit glied des Vorstands
der internationalen Werke.
BDI­Präsident Dieter Kempf spricht vor den
Gästen anlässlich der Einweihung des Schuler
Innovation Towers
Bild: Schuler
Schuler Innovation Tower
offiziell eingeweiht
Mit Ehren gästen aus Politik und Wirtschaft
sowie Ver tretern der Göppinger
Bürger schaft und der Bele gschaft hat
Schuler am 18. August 2017 offiziell die
neue Konzernzentrale, den Schuler
Innovation Tower (S. I. T.), eingeweiht.
Das zwölfgeschossige Ingenieurs­ und
Technologiezentrum bietet den Schuler­
Beschäftigten künftig 750 Arbeitsplätze
mit modernster Technik, hervorragenden
Kommu nikationsmöglichkeiten und
eigenem Betriebsrestaurant.
Baden­Württembergs Ministerpräsident
Winfried Kretschmann bestätigte
Schuler „immer inno vativ und in langen
Linien“ zu denken. Schuler­Vorstandsvorsitzender
Stefan Klebert erklärte,
die Entstehung des Innovationszentrums
in Göppingen stelle „ein klares
Be ken ntnis zu den Wurzeln des Unternehmens
und zu Deutschland als
Standort für Premiumtechnologie“ dar.
Der Präsident des Bundesverbandes
der Deutschen Industrie (BDI), Dieter
Kempf, forderte mehr politische Rückendeckung
für den Mittelstand: Die Politik
müsse „ihre Hausaufgaben machen,
damit der industrielle Mittelstand
auch weiter Rück grat einer star ken
deutschen Wirtschaft bleiben kann.“
Göppingens Oberbürgermeister Guido
Till nannte Schuler einen renom mier ten
Botschafter und ein erstklassiges Aushängeschild
des starken Wirtschaftsstandorts
Göppingen.
Im Spät sommer und Herbst werden
die Inneneinrichtung des neuen Wahrzeichens
von Göppingen abgeschlossen
und die Versorgungssysteme getestet
und abgestimmt. Danach erfolgt
der Umzug der Belegschaft in die neue
Konzernzentrale. Der Rückbau des alten
Ingenieursgebäudes und die Gestaltung
der Außen anlagen sollen im Jahr
2018 abgeschlossen werden.
Leistritz mit
neuer Doppelspitze
Mit dem Eintritt von Dr. Olaf Römer in
die Geschäfts führung zum 1. April 2017
hat die Leistritz Turbinen technik GmbH
eine neue Doppel spitze. Während
Römer den Be reich Ope ra tions verant
wortet, ist Sven Nieper bereits
seit Ende 2016 im Unter nehmens mana
ge ment für den Be reich Ver trieb
ver ant wort lich. „Wir sind stolz auf die
lange, er folg reiche Unter nehmensge
schichte von Leistritz. Als Partner
aller führenden OEMs und Modullieferanten
der Trieb werks in dustrie
und Ener gie tech nik wollen wir diesen
Weg zu kunfts ge richtet weiter gehen“,
so die beiden Geschäfts führer.
Seit mehr als 100 Jahren be lie fert
Leistritz Partner aus Luft fahrt und
Energie technik mit Trieb werk­ und
Tur binen kom po nen ten. Mit 800 Mitarbeitern
am Haupt sitz in Remscheid,
im Werk Nürnberg sowie in den Niederlassungen
in Thailand und Kroatien
bietet Leistritz alle wich tigen Fer tigungs
techno lo gien an: Präzisionsschmieden,
CNC­Fräs­ und Schleifvorgänge,
Warm­ und Kalt walzen,
elek tro chemische Be ar bei tung sowie
Ober flächen be hand lungen jeder Art.
10
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AM SCHWARZEN BRETT
BEMERS & Co. an
Arcaris verkauft
Zum 1. Januar 2017 hat Karl Heinz
Bemers, Gründer der BEMERS & Co.
Sprühtechnik + Vorrichtungsbau GmbH,
sein Unter nehmen an die Beteiligungsgesellschaft
Arcaris Management
GmbH in Düsseldorf veräußert. Die auf
die Lösung von Nachfolgesituationen
spezialisierte Arcaris Management
GmbH repräsentiert ein Netz werk von
Unternehmern und Unternehmerfamilien,
die lang fristige Beteiligungen
im klassischen deutschen Mittel stand
ein gehen und diese kontinuierlich
weiterentwickeln.
Als Nach folger von Karl Heinz Bemers
hat Dr. Hamid Shahnazian ab August
2017 die Geschäfts leitung übernommen.
Der promovierte Diplom­
Ingenieur und Betriebs wirt blickt
auf eine mehrjährige internationale
Karriere im Maschinen­ und Anlagenbau
zurück. Zusammen mit der
Arcaris Management GmbH wird
Dr. Shahnazian die Entwicklung der
BEMERS & Co. steuern.
Erste Schritte wurden bereits umgesetzt,
so wurde weiteres Schlüsselpersonal
in das Unter nehmen geholt,
ein neuer Außen auftritt wird aktuell
vor bereitet. Karl­Heinz Bemers, der
das Unter nehmen mehr als 25 Jahre
geführt hat, wird zunächst als Mitgeschäfts
führer und anschließend als
Berater für die Gesell schaft tätig sein.
Bild: Klaus Vollrath
Neuer Azubi-Award
ab 2018
Der Industrie ver band Massiv um formung
e. V. vergibt ab 2018 erst malig
einen Azubi­Award für gewerb liche
Aus zu bildende, die sich durch be sonderes
Engagement und Leis tung auszeichnen.
Er möchte damit jähr lich
drei Aus zubildende des dritten Ausbildungs
jahrs aus den Mit glieds unternehmen
mit einer attraktiven Prämie
be son ders ehren und an die Branche
binden. Vor schläge werden von den
Ausbildern der Mitglieds unter nehmen
ein ge reicht.
Kriterien sind vor rangig prak tische/
technische Fähig keiten und das innerbe
trieb liche sowie außer be triebliche
Engagement. Noten sind relevant,
aber nicht ent schei dend. Der Azubi­
Award ist einer von vielen Kampagnen
des In dustrie ver bands zur Nachwuchs
förderung.
Die Bra nche der Massiv um for mung
muss in die Maß nahmen zur Gewinnung
von ge werb lichem und akademischem
Nach wuchs in vestieren, um
sich auch in Zu kunft sowohl durch
fach liches Know­how als auch durch
prak tische Kom pe tenzen zu verstärken.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 11

AM SCHWARZEN BRETT
LASCO stellte auf der EMO 2017 die
neuentwickelte Multiplexpresse MXP vor
LASCO: neue und
erweiterte Möglichkeiten
für Leichtbaukomponenten
Aktuelle und absehbare Anforderungstrends
in Schlüsselindustrien erhöhen
den Druck auf die Massiv um former.
LASCO hat daher ein Maschinenkonzept
entwickelt, mit dem Industrieschmieden
in der Umstellungsphase
auf neue Automobil­Antriebssysteme
flexibel re agie ren kön nen: Die Multiplexpresse
MXP ist servohydraulische
Presse und Schmiedehammer zugleich.
Das innovative Maschinensystem MXP
vereinigt das Antriebssystem der kraftgebundenen
Hydraulikpresse mit dem
des energiegebundenen hydraulischen
Gesenkschmiedehammers. Der daraus
resultierende Vorteil ist, dass die Fließoperationen
mit den für Hydraulikpressen
typischen weichen Bewegungsabläufen
erfolgen und die Endausformung
oder das Kalibrieren bei vorgegebener
Energie mit extrem hohen
Kräften durchgeführt werden kann.
Die Maschine eignet sich bestens für
Press­ und Biege opera tionen. Nach
dem Press­ oder Biegevorgang wird
der Stößel mit einer genau vorgegebenen
Energie beaufschlagt, die sich
im unteren Totpunkt aufgrund des
kurzen Umformwegs in eine sehr hohe
Umformkraft übersetzt. Die Steuerung
ermöglicht frei programmierbare Umform
impulse mit hoher Frequenz,
deren jeweilige Energien sich addieren.
Die daraus resultierende Endkraft
zum Ausformen oder Kalibrieren
er reicht das Viel fache der Nennpress
kraft der Maschine. Durch nachgeschaltete
inkrementelle Umformimpulse
können kombinierte Biege­/
Prägeteile mit höchster Genauigkeit
bei vergleichsweise geringen Investitionen
hergestellt werden.
Die neue Hatebur Coldmatic CM 725 wurde für die
Umformung von komplexen Teilen entwickelt
Bild: Hatebur Umformmaschinen AG, 2017
Hatebur präsentiert neuen
Kaltumformer Coldmatic
CM 725
Anlässlich der MF­Tokyo Messe in
Japan vom 12. bis 15. Juli prä sen tierte
Hatebur den Besucherinnen und Besuchern
ihren neuen Coldmatic CM 725
Kaltumformer. Die 7­Stufen­Um formma
schine wurde für das Formen von
höchst prä zisen Teilen mit einer Länge
von 8 bis 125 mm und einem Drahtdurch
messer von bis zu 20 mm entwickelt.
Mit diesen Spezifikationen
ist die Maschine ideal für die Zu lie ferer
der Auto mo bil industrie, die damit
hoch komplexe und äußerst präzise
geformte Teile zu einem wett be werbsfähigen
Preis pro duzieren können.
„Unser Ent wicklungs­Team hat meh rere
Inno va ti onen ein ge bracht, welche
unseren Kunden das effiziente produ
zie ren von an spruchs vollen Teilen
er mög licht. Mit einer Pro duktions
kapazität von bis zu 180 Teilen
pro Minute ist die CM 725 eine noch
leistungs fähigere Maschine als die
Vor gänger ver sionen. Mit der Integration
von mo dern ster Servo­Techno
logie haben wir die Um rüst zeiten
weiter massiv reduziert. Als Nebeneffekt
hat dies zudem das An triebssystem
ver ein facht”, er klärt Reinhard
Bührer, Leiter Mar ke ting und Ver trieb
bei Hatebur.
Dank eines hoch prä zisen und anschlag
freien Linear ein zugs, sowie
Hateburs be währ tem Hoch geschwindig
keits­Schersystem, ent steht eine
Ab schnitts qualität, welche weiter hin
den Maß stab in der In dustrie setzt.
Jerko­Sprühanlage mit separat arbeitenden
Sprüharmen
Neues Sprühkonzept
von Jerko
Zur Re du zierung der Takt zeit hat Jerko
ein neues Sprüh kon zept ent wickelt.
Durch zwei separat an ge steuerte
Sprüh arme in einem Mani pu lator
können nun auto ma ti sierte Pro zessbe
wegungen in einer teil be legten
Presse parallel durch ge führt werden.
Die jeweils nicht be legte Gravur kann
separat besprüht und für die nächste
Um for mung vor be reitet werden.
Hier durch können bei einer Gesamt ­
zykluszeit von 16 Sekun den zwei Sekun
den ein ge spart wer den. Dies entspricht
einer Re du zierung von 12,5
Pro zent.
Für die Mani pu la tor bau reihe stehen
zwei leistungs starke Servo an triebe
mit maximal 15 kW und einem maxi malen
Dreh moment von 200 Nm zur Verfügung.
Durch opti mier te Be schleuni
gungs­ und Brems rampen be trägt
zum Beispiel die Fahr zeit in die Sprühpo
sition für bis zu 110 kg schwere
Sprüh werk zeuge über einen Weg von
1.200 mm nur 0,5 Sekunden. Bei einem
Hub zwischen 800 und 1.600 mm
beträgt die Nutzlast maximal 160 kg,
die Positioniergeschwindigkeit liegt
bei maximal 225 m/min bei einer Beschleuni
gung von 15 m/s².
Der erste Mani pu lator wurde im Jahr
2016 in Betrieb genommen, der zweite
Manipulator dieses Typs wird zurzeit
im Werk in Kempen gebaut und noch
in 2017 an den Kunden ausgeliefert.
12
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AM SCHWARZEN BRETT
Eröffnung der neuen Schmiedehalle in Polen
Neue Schmiedehalle
bei LEIBER Poland
Die LEIBER Group hat im Juli 2017 eine
neu ge baute Schmie de halle ihres
pol nischen Toch ter unter neh mens
LEIBER Po land in Be trieb ge nom men.
Die 3.000 Qua drat meter große Halle im
ober schle sischen Ruda Slaska wurde
im Bei sein von Ge sell schaftern, Bei rat
und Ge schäfts füh rung ein ge weiht. Mit
17 Metern Höhe ist sie kom plett überkrant
und um fasst neben Werk zeugvor
be rei tung, Werk zeug lager und Material
lager auch die Sägerei und neue
Pressen linien. Im Auf bau be fin det sich
außerdem eine 1.000­Tonnen­Presse.
Um neue Ab satz märkte in Osteuropa
zu er schließen, gründete die
LEIBER Group GmbH & Co. KG 1995
den weiteren Pro duk tions stand ort
in Ruda Slaska in Süd polen. In dem
100­pro zentigen Tochter unter nehmen
werden Klein­ und Mittel serien sowie
ein zelne aus ge reifte und prozesssichere
Produkt ions reihen gefertigt.
Das Tochterunternehmen im
zentralmexikanischen Queretaro
BECHEM mit
Firmengründungen in
Mexiko und Spanien
BECHEM baut das Geschäft in Amerika
weiter aus. Mit der Grün dung der CARL
BECHEM México Lubri cation Techno
logy S.R.L re agiert das Hagener
Mutter unter neh men auf das Wachstum
und die ge plan ten In vesti tionen
aus län discher Auto mobil bauer
und ­zu lie ferer in Mexiko. Gleich zeitig
unter mauert die Firmen grün dung
des Tri bo logie spe zia listen und ersten
deutschen In dus trie schmier stoff herstellers
dessen Stra te gie, glo ba len
Kunden direkt vor Ort mit Pro duk ten
und ver bes ser tem Service zur Seite zu
stehen. Das Tochter un ter neh men im
zen tral mexi kanischen Queretaro ist
offiziell im Frühjahr 2017 an den Start
ge gan gen. Be reits 2015 hatte BECHEM
ein 100­pro zen tiges Tochter unter nehmen
in den USA auf ge baut.
Im Fokus stehen außer dem Spanien
und Portugal. Die CARL BECHEM GmbH
gründete dazu mit ihrem lang jährigen
Handels partner Cogelsa Compania
General de Lubricantes SA, Barcelona,
das Joint­Venture BECHEM COGELSA
IBERIA S.L. Dieses soll gezielt den
wichtigen Auto motive­Sek tor be arbeiten.
BECHEM sieht in dem neuen
Unter nehmens ver bund eine ideale
Basis für weiteres Wachstum und eine
Ver besserung des Kundenservice auf
der iberischen Halbinsel.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 13

AM SCHWARZEN BRETT
Kugelbolzen aus 20MnCrMo7
Kugelbolzen von EZM aus
neu entwickeltem Stahl
Die EZM Edel stahl zieherei Mark hat
einen neuen Kugelbolzen entwickelt,
der zurzeit in der Vorserien­Testphase
bei einem Premium­Auto mobil hersteller
in Deutschland getestet wird.
Dieser soll ins besondere bei Hybrid­
Pkws eingesetzt werden, bei denen
die erhöhte Achs belastung besondere
An for der un gen an be stim mte
Chassis­Komponenten stellt.
Diese höheren An for der un gen an
den Kugel bolzen werden durch den
Ein satz des neu ent wickel ten Stahls
20MnCrMo7 erreicht, der auf eine
Festig keit von größer als 1.450 MPa
vergütet wird. Ein nach träg liches Induk
tions härten ist nicht er for der lich,
was zudem eine Kosten ein sparung
be wirkt. Die Prüfung und die Er mittlung
der Rechen formel sowie die Überprüfung
auf Über ein stimmung mit den
ex pe ri men tellen Ergeb nissen zur Vorher
sage der Le bens dauer der neuen
Kugel bolzen hat die norwegische
Firma Raufoss Technology AS vor genom
men bezieh ungs weise bestätigt.
Derzeit wird dieses Bau teil noch
aus dem Stahl 42CrMo4 her ge stellt,
der auf eine Festigkeit von 1.050 bis
1.200 MPa ver gütet und an schließend
induktiv gehärtet wird. Bei einer hohen
plastischen Ver formung der Kugelbolzen
kann die induktions ge här tete
Rand schicht unter Um ständen beschädigt
und somit die Lebens dauer
des Kugel bol zens ver ringert wer den.
Darüber hinaus kann die Lebens dauer
des in duktiv ge härteten Ku gel bolzens
nicht er rechnet und somit nicht vorher
ge sagt werden.
Schweißen und Zerspanen:
Zusammenschluss von
Caspar Hahn und LZT
Seit Anfang 2017 ko operieren sie zusam
men: Caspar Hahn, der Reparaturschweiß­Spezialist
und die LZT Zerspan
ungs tech nik. Caspar Hahn, 1906
als Kessel schmiede ge grün det, zählt
heute zu einem der größten Re pa ratur
schweiß­Spezial be trie be Europas
mit welt weiten Re fe renzen. Bei LZT
richtet sich seit 20 Jahren der Fokus
auf die Her stel lung von Ma schi nenbauteilen,
Schmiede­ und Spritz werkzeugen,
ge fer ti gt mit mo dern ster
HSC­Technik. Schon seit Jahren pflegen
beide Unter nehmen eine enge
Zu sammen arbeit und er gänzen sich
in vielen Ar beits be reichen. So nutzen
sie ihre ge mein same lang jährige Fachkom
pe tenz, kom biniert mit größt möglicher
Flexibilität.
Im selben Ge bäude kom plex in
Remscheid an ge sie delt, bie ten sie
ihren Kun den mit diesem Zu sammen
schluss nun den Vor teil, durch
die ent stan de nen Sy ner gien noch
effi zi en ter und spe zi a li siert auf Problem
lö sun gen ein gehen zu kön nen,
per fekt ab ge stimmt auf in di vi du elle
An forder ungen. So kann zum Bei spiel
bei Schmiede gesenken der Kunde
da hin gehend be raten werden, ob
eine In stand setzung lohnens wert ist
oder eine neue Fer ti gung sinn voller
er scheint. Beides ist aus einer Hand
jetzt durch führbar. Dank kurzer Kommuni
ka tions wege kann dem Kunden
schnell und zu ver lässig ge hol fen werden.
Der Automobilzulieferer Chongqing Lianhao
Technology aus China hat vier mechanische
Schmiedelinien bei Schuler bestellt
Bild: Schuler
Auftrag über vier
Mehrstufenpressen
an Schuler aus China
Der Automobilzulieferer Chongqing
Lianhao Technology aus China hat
vier mechanische Schmiedelinien bei
Schuler bestellt. Die mechanischen
Mehrstufenpressen mit Kniegelenkantrieb
verfügen über eine Presskraft
von 8.000 bis 20.000 kN.
Pres sen vom Typ MML2 mit Knie gelenk
antrieb, die optional auch mit
ServoDirekt Technologie erhältlich sind,
eignen sich durch den großen Hubbereich
von 250 bis 800 Mi lli metern für
die Massenfertigung von Antriebs­ und
Fahrwerkkomponenten in unterschiedlichster
Größe – von Kegelzahnrädern
bis hin zu Ge triebe wellen. Durch die
Kniegelenk­Kinematik reduziert sich
die Umformgeschwindigkeit, wodurch
sich Teilequalität sowie Formbarkeit
des Materials erhöhen. Das von Schuler
entwickelte Gelenksystem der MML2
lässt sich beim Bau der Pres se optimal
an die jeweiligen Anforderungen anpas
sen und eignet sich sowohl für die
Kaltumformung als auch für die Halbwarmumformung.
„Die Akquise dieses Auftrags erfolgte
durch den Ver trieb in Weingarten,
wo auch die tech nische Hoheit über
dieses Pro dukt liegt und die Aus legung
der Anlage durchgeführt wird“, erklärt
Markus Bieg, der die Division Industry
dort leitet. „Fer ti gung und Montage erfolgen
an den Standorten Göppingen
und Erfurt. Die Auslieferung der vier
Schmiedelinien ist im Verlauf des
ersten Halb jahrs 2018 ge plant“, so Bieg
weiter.
14
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AM SCHWARZEN BRETT
CONDAT erweitert
Personalkapazität
Die französische CONDAT­groupe
konnte im 1. Halbjahr 2017 die guten
Ergeb nisse des Vorjahrs im Bereich
der Gesenk trenn stoffe über treffen.
Um die Nach frage und Präsenz beim
Kunden bedienen zu können, baut
CONDAT­groupe sein Team Schmiedetechnik
durch zwei neue Mit arbeiter
weiter aus.
45 Labor spezialisten entwickeln neue
Formulierungen, speziell auch auf Basis
neuer Roh stoffe mit der Ziel setzung
Leistungs steigerung, Personal­ und
Umwelt freundlichkeit, REACH, Nachhaltig
keit. Die Anwendungs technik
unter stützt Kunden bei der Auswahl
und In betrieb nahme der opti malen
Trenn stofflösung.
Weitere Sprühanlage
von AED Automation
bei Strojmetal
Die mittler weile achte ro bo ter gestützte
Sprüh an la ge in klu si ve Ver sorgungs
sys tem kon nte AED Auto ma tion
an einer voll auto ma ti sierten Schmiede
anlage der Strojmetal Alu mi nium
Forging s.r.o. in stal lieren. Durch die
Flexi bi lität und Pro grammier bar keit
der Pro zess pa ra meter so wie die innova
tiven Kon zepte bei den Sprüh werkzeu
gen kann der Pro zess „Ge senkschmie
rung“ op ti mal an die je wei li gen
Be dürf nisse an ge passt wer den. Dies
ist ins be son dere beim Schmie den
von hoch kom plexen Alumi nium komponen
ten ein ent schei den der Faktor.
Die Strojmetal Aluminium Forging s.r.o.
ist ein füh ren der An bie ter von Schmiede
kom po nen ten aus Aluminium. Mit
sieben voll auto ma ti sier ten Schmiede
an lagen und ver schie de nen manu
ellen Schmie de pressen deckt das
Unter nehmen die viel fäl ti gen Kundenwünsche
opti mal ab. Über diverse Vorform
opera ti onen wer den an spruchsvolle
An wen dungen re ali siert und
opti male Ein satz ge wichte erreicht.
Zur Er rei chung seiner Ziele setzt
Strojmetal auf die Sprüh­ und Ver sorgungs
sys teme von AED Auto ma tion
GmbH. „Mit über 40 Jahren Er fahrung
in der Ent wicklung und Her stellung
von Sprüh sys temen und ständigen
Pro dukt inno va ti onen, ist AED Automa
tion der richtige Partner für uns“,
so Miroslav Jelinek jr., R&D Director bei
Strojmetal.
Simufact Additive 2 –
Optimierung
von Prozessketten für
metallbasierte additive
Fertigung
Simufact Engineering, ein Tochterunter
nehmen von MSC Software,
bringt mit Simufact Additive 2 die
nächste Version seiner Si mu la tionslösung
für den Metall­3D­Druck auf
den Markt. Die Soft ware bie tet eine
Reihe von Funk ti ona li täten für Pulverbett
schmelz ver fahren, um die Prozess
sicher heit in der addi ti ven Ferti
gung zu er höhen und zu ver lässig
hoch wer tige Teile zu liefern.
Als wesent liche neue Features sind
zu nennen: die Kali brie rung mit Can tile
vern (phy si ka lische Tests), um Aussagen
über Ver züge im Werk stück zu
er mög lichen, die in di vi du elle Po si tionie
rung von Tei len im vir tu ellen Bauraum,
die Unter stüt zung or tho troper
Ma te ri al eigen schaften für eine rea listischere
Ab bildung der Steifig keit der
Stütz struk tur, eine effek tive schnelle
Opti mie rung der ge samten Prozesskette,
die den Druck, die Wärmebe
hand lung, das Schneiden/Ent fernen
von Stütz struk turen so wie den
HIP ein schließt. Ebenso kann jetzt die
Ver dichtung der Kom po nen ten simuliert
wer den. Zu dem er mög licht die
neue Ver sion den An wen dern den Vergleich
von simulierten Teilen mit dem
Ziel design oder mit 3D­Messdaten als
Referenz.
16
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AM SCHWARZEN BRETT
Die optris PI 05M ist im Schmiedebereich sehr
gut einsetzbar
Infrarotkamera für
die Metallindustrie
bis 2.000 °C
Die neue Infra rot kamera optris PI 05M
kann Ober flächen bis 2.000 °C messen,
und das durch gängig ab 900 °C, verfügt
über eine Auflösung von 764 x 480
Pixel und misst im Wellen längenbereich
500 bis 540 nm. Durch den
spe ziellen Spek tral be reich mini miert
sie Mess fehler bei un be kannten oder
sich ver än dern den Emissions graden.
„Mit der PI 05M haben wir eine weitere
kom pakte In fra rot kamera für die weltweite
Metall industrie ent wickelt, die
speziell für die Tempe ratur messung
von Metall schmelzen bestens ge eignet
ist“, erklärt Dr. Ulrich Kienitz, CEO
der Optris GmbH.
Zu sätz lich gibt es auch einen direkten
Echtzeit­Analog­Ausgang mit
einer eben falls frei po si ti onier baren
8x8­Pixel­Region. Diese Mög lich kei ten
bieten eine opti ma le An passung an
die je wei lige An wendung.
Zudem misst die Kamera IR­Strahlung
im Spektralbereich zwischen 500 und
540 nm und ist damit ideal geeignet
für alle Laserbearbeitungsprozesse,
da Strah lung ober halb 540 nm hervor
ragend ge blockt wird. Die im
Metall be reich üblichen Dioden­Laser
im Bereich 900­1.030 nm oder der
Nd:YAG­Laser bei 1.064 nm haben
somit keinen störenden Ein fluss auf
die Messung. Grund sätz lich hat diese
kurz wellige Messung von Metall oberflächen
den Vor teil, dass Mess fehler
bei un be kannten oder sich ver än dernden
Emissionsgraden stark minimiert
werden.
Transvalor und Elysium
veröfentlichen CADdoctor
TRANSVALOR Edition
Elysium, ein welt weit führender Anbieter
von Interoperabilitätslösungen,
gibt das Release der ersten
„CADdoctor TRANSVALOR Edition“ bekannt,
einer maßgeschneiderten Version
von Elysium CADdoctor, einer in
der Branche bewährten Anwendung
zur 3D­Daten konvertierung und ­optimierung.
Die CADdoctor TRANSVALOR Edition
wird von Transvalor und seinen Vertragshändlern
weltweit vertrieben und
ist ab Sommer 2017 er hält lich. Diese
Ver sion wurde speziell auf den Be darf
von Transvalor­Anwendern zugeschnitten.
Dazu ver fügt sie über eine Funktion
zum Daten export in Transvalor­Lösungen,
um sicherzustellen, dass
einerseits das Einlesen optimierter
3D­Modelle in Softwareprogramme
wie FORGE®, COLDFORM®, THERCAST®
und REM3D® auf Anhieb erfolgreich ist
und andererseits präzise Ergebnisse
bei der Simulation von beispielsweise
Schmiede­ und Umform prozessen mit
den oben erwähnten Softwareprogrammen
erzielt werden können.
Weitere Schlüsselmerkmale sind der
Multi­CAD Import zur Übertragung von
3D­Modellen in Multi­CAD­Formaten in
das proprietäre Format für Transvalor­
Lösungen, die Geometrieheilung zur
Überprüfung und Reparatur von Geometrie
und Topologie, um Ausfälle beim
Datenimport sowie bei der Netzgenerierung
in CAE­Tools zu vermeiden,
sowie die Vereinfachung der Geometrie
für eine effektive CAE­Analyse.
Darüber hinaus stehen die Features
Solid Envelope zur Erstellung von
Außenhüllen von 3D­Modellen sowie
die Polygon­Heilung zwecks Überprüfung
und Re pa ratur von Polygon­
Daten zur Verfügung.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 17

AM SCHWARZEN BRETT
Maschinengestell einer Hatebur AMP20
LINAMAR
SEISSENSCHMIDT Forging
rüstet Warmumformungskapazitäten
auf
Nach dem die Kapazitäten bei der
LINAMAR SEISSENSCHMIDT Forging
Group im Be reich der Warm um formung
am Standort Plettenberg im
ver gan gen en Jahr durch eine horizon
tale Mehr stufen presse Hatebur
Typ AMP 50­9 HFE aus gebaut wurden,
steht nun die nächste In vesti tion in
diesem Bereich an: Ab 2019 wird eine
AMP 20 den Standort Hildburg hausen
er gän zen.
Die LINAMAR SEISSENSCHMIDT
Hild burg hausen GmbH + Co. KG in
Thüringen gilt als der Nocken spezia
list in der Unter nehmens gruppe.
Durch die In vestition in eine AMP 20
werden zum einen die Ka pa zi tä ten
zur Nocken fertigung erweitert, zum
ande ren bietet die neue Presse neue
tech nologische Möglich keiten für
das Unter nehmen, denn die AMP 20
ist die erste ihrer Sorte inner halb der
LINAMAR SEISSENSCHMIDT Forging
Group. Die Schmiede gruppe, die ab
2019 über 15 voll automatische Mehrstufen
pressen in Deutschland und in
den USA verfügt, kann somit die volle
Band breite an horizontalen Mehrstufen
pressen ab bilden.
„Wir sind bestens auf gestellt, um
unseren Kunden welt weit ein breites
Pro dukt spektrum an zu bieten“, so
Rüdiger Groos, Präsident der LINAMAR
SEISSENSCHMIDT Forging Group.
Neben der Investition in das Hatebur­
Aggregat wird der Werk zeug bau in
Hild burg hausen mit zusätz lichen Maschi
nen aus ge stattet, um die Ka pa zitäts
er weiterung auch bei der Werkzeug
her stellung ab zu decken.
Neue Assistentin
der IMU-Geschäftsführung
Am 1. Juni 2017 hat Pirkko Olschewski
die Position als Assistentin der
Geschäfts führung im Industrie verband
Massiv umformung e. V. übernommen.
Sie folgt damit auf Ingrid
Schallnus, die zum 1. September in
Alters teilzeit ge gangen ist.
Die staatlich geprüfte Betriebs wirtin
war nach ihrer Aus bildung in ver schiedenen
Unter nehmen der Metall verar
bei tung in Buch haltung und Vertrieb
tätig. In den letzten 17 Jahren
ar bei tete Pirkko Olschewski in einem
schwe dischen Konzern. Neben der
Ge schäfts füh rungs assis tenz war sie
dort auch im Ver trieb, Ex port und im
Be reich HR eingesetzt.
Im IMU unter stützt Frau Olschewski
zu sätz lich auch die German Cold
Forging Group (GCFG) sowie die
Presse­ und Öffent lich keits arbeit. Wir
wünschen Pirkko Olschewski einen
guten Start und eine er folg reiche Zusam
men arbeit.
Angela Scheuren
neue Ansprechpartnerin
beim IMU
Seit 1. Mai 2017 verstärkt Angela
Scheuren den Industrieverband
Massivumformung e. V. Die Wirtschaftsingenieurin
stieß direkt nach
dem Master abschluss Ihres Studiums,
welches sie an der HAWK Hoch schule
für angewandte Wissenschaft und
Kunst in Göttingen sowie an der Fachhochschule
Südwestfalen Standort
Hagen absolvierte, zum IMU­Team.
Schwerpunkte des Studiums waren
die Produktionstechnik und das Projektmanagement
sowie Lean Six Sigma
im Qualitätsmanagement. Vor Beginn
des Studiums war Frau Scheuren in
der Abwicklung und Regulierung von
Haft plicht­ und Kasko schäden im Inund
Ausland tätig.
Im Industrie verband ko or di niert
Angela Scheuren Gre mien sitzungen
und Ar beits kreise schwer punkt mäßig
im Fach bereich Forschung und Technik.
Zu den wei te ren Auf gaben ge hört
das Ver an stal tungs­ und Schulungsma
na ge ment inner halb der Schmiedeaka
de mie. Wir wünschen Angela
Scheuren eine er folg reiche und harmo
ni sche Zu sam men arbeit.
18
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

IM RUNDBLICK
Massiver Leichtbau
geht international – Dritte Phase der
Initiative Massiver Leichtbau
ist gestartet
Wie kann durch die Kom bi nation von kreativen An sätzen in Kon struktion
und Fertigungsprozessen mit innovativen Stahlwerksto f en der
Mega trend des automobilen Leicht baus und damit das Ziel der Re duzierung
von klimaschädlichem CO 2 -Ausstoß durch die Technologie
der Massiv um for mung unter stützt wer den? Dieser Frage gehen seit
nun mehr fast fünf Jahren Unter neh men der deut schen Massiv um formung
und der Stahl in dus trie in der Ini tia ti ve Massiver Leichtbau nach.
20
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUTORIN
Dipl.-Math.
Sabine Widdermann
leitet den Fachbereich
Strategische Projekte
im Industrieverband
Massivumformung e. V.
Gewichtseinsparungen im Fahrzeug führen zu einer Vielzahl von
positiven Effekten wie Minderung des CO 2 - Ausstoßes, Erhöhung
der Fahrdynamik, Schonung von Ressourcen, und sie haben einen
positiven Einfluss auf die Fahrsicherheit. Zudem ermöglicht der
Leichtbau auch die Kompensation des Mehrgewichts durch den
vermehrten Einsatz von Komfort- und Fahrerassistenzsystemen.
Das Thema Leichtbau bestimmt deshalb seit vielen Jahren
die Diskussion um die Optimierung der zukünftigen Mobilität
und ist einer der auf Konferenzen und Messen immer wieder
behandelten Megatrends der Automobilindustrie.
Die Initiative Massiver Leichtbau wurde 2013 von 15 Unternehmen
der Massivumformung und neun Stahlherstellern unter
der Federführung des Industrieverbands Massivumformung
e. V. (IMU) und des Stahl ins ti tuts VDEh ins Le ben ge rufen. In der
ersten Phase wurde ein Mittelklasse-Personenkraftfahrzeug
analysiert und ein Leichtbaupotenzial von 42 kg für massivumgeformte
Bauteile des Antriebsstrangs und des Fahrwerks
identi fiziert. Auf grund des Er folgs bei den Kun den und in der
Öffentlichkeit wurde die Kooperation 2015 mit einer zweiten
Phase und der Konzen tration auf das Leicht bau potenzial eines
leichten Nutzfahrzeugs fortgesetzt. 17 Umformunternehmen,
zehn Stahlhersteller und ein Ingenieurdienstleister untersuchten
als Referenz fahr zeug ein leichtes Nutz fahr zeug mit 3,5 t
Gesamt gewicht (Nutzlast inklusive). Von 2.394 kg Fahr zeug gewicht
entfielen 845 kg auf massivumgeformte Bauteile, die wiederum
ein Einsparpotenzial in Antriebsstrang und Fahrwerk von
99 kg boten (12 Prozent).
Zur Analyse des Verhältnisses zwischen gegebenenfalls höheren
Kosten für Hochleistungsstähle und der möglichen daraus resultierenden
Gewichtseinsparung wurden Getriebeentwicklungsstudien
durchgeführt. So wurden für die untersuchten Getriebe
des Pkws und des leich ten Nutz fahr zeugs Rechen modelle erstellt,
die über die Ver rin gerung der Größe von Zahn rädern und
Wellen aufgrund des Einsatzes höher belastbarer Stähle Einsparungen
in Systemgewicht und -größe voraussagen.
Ein zusätzlicher Programmschritt berechnet die Gewichtsnebeneffekte
des schrumpfenden Getriebegehäuses. Damit können
neben primären Einspareffekten auch sekundäre Gewichtseinsparungen
abgeschätzt werden. Zudem zeigen die Untersuchungen
auch die Wettbewerbsvorteile zu konkurrierenden
Fertigungsverfahren und Werkstoffen auf.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 21

IM RUNDBLICK
37 Unter nehmen aus Deutsch land, West europa, Japan und USA
werden unter der Or ga ni sa ti on des In dus trie ver bands Massivum
formung e. V. und des Stahl ins ti tuts VDEh Leicht bau ansätze
durch den Ein satz von in no va ti ven Stählen und massiv um geformten
Kom po nen ten er ar beiten.
Leicht mit massivumgeformten Bauteilen aus Stahl in die automobile Zukunft
Bild: Initiative Massiver Leichtbau
Die Ergebnisse beider Phasen wurden in zwei Kundentagungen
in den Jahren 2014 beziehungsweise 2016 präsentiert. Diesen
nachfolgend, werden sogenannte TechDays in Kundenfirmen
erfolgreich durchgeführt. Projektpartner der Initiative präsentieren
sich und ihre Leicht bau ideen mit Impuls vor trägen und
eigenen Messe ständen vor Ort beim Kunden, um Mit arbeitern
aus Entwicklung, Konstruktion und Einkauf der jeweiligen
Kunden Leichtbaupotenziale bei der Auslegung von Massivbauteilen
darzustellen.
Begleitend zu den beiden Initiativen untersucht seit 2015 ein
dreijähriges Forschungsprojekt Leichtbaupotenziale massivumgeformter
Bauteile im Pkw-Antriebsstrang. Zehn Forschungsinstitute
und rund 50 Industrieunternehmen entlang der gesamten
Prozesskette entwickeln gemeinsam leistungsfähigere
Stähle, optimierte Wärmebehandlungen sowie neue Verfahren
und Prozesse in der Massivumformung.
Am 1. Juli 2017 ist nun die vierte Säule zum Massiven Leicht bau
ge schaffen worden, die Ini tia tive ist somit in die dritte Phase
ge startet:
Dem all ge meinen Trend zur Elektri fi zie rung fol gend, wird ein Hybrid
fahr zeug unter sucht, um mit be an spruchungs ge rechtem,
ge wichts mini mier tem Bau teil de sign und be lastungs optimier
ten Werk stoffen vor handenes Leicht bau po ten zial aufzudecken.
Zu sätz lich er mög li cht die Ana lyse Ein blicke in eine
neue zu kunfts weisende An triebs technik. Als weitere Er gebnisse
werden das Auf zeigen ent sprechender Po ten ziale für
die Unter nehmen der Massiv um formung, Ein satz mög lich keiten
für mo derne, in no va ti ve Stähle und die Stahlherstellung neuer
Bau teile an ge strebt.
In dieser multi lateralen Studie werden durch die in ten sive in ternatio
nale Zu sam men arbeit von zehn Stahl her stel lern, sieben
Ma schinen bauern für Um form an la gen, einem Werk zeug hersteller
und 20 Massiv um formern alle Kom pe ten zen von der Vorma
te ri al her stel lung über die Um formung und Be ar bei tung von
Bau teilen ge bün delt.
Ferner wird als ein weiterer Schwer punkt nach der Ana lyse
des Leicht bau po ten zials bei einem Pkw und einem leich ten
Nutz fahr zeug nun der Fo kus auf ein schwe res Nutz fahr zeug
ge legt, und zwar auf ein Lkw-Ge triebe sowie auf einen Lkw-Antriebs
strang mit Kar dan welle und Diffe ren zial. Auch in dieser
Phase werden, wie in den beiden zuvor, alle Leicht bau-Lösungsansätze
nach Leicht bau po ten zial, Kos ten und Um setzungs aufwand
be wertet.
Ebenso werden durch begleitende Ge triebe ent wicklungsstudien
die pri mären und se kun dären Effekte des Leicht baus
für die Ge trie be des Hy brid-Fahr zeugs sowie des Lkws er mittelt.
Phase I und Phase II haben ge zeigt, dass heute schon be lastungs
ge rechte hoch feste Stähle auf dem Markt sind, um Getriebe
leichter und effizienter aus zu legen. Die Iniative will nun in
einer weiteren Studie die Frage klären, welche Maß nah men zur
Ein füh rung von neu ent wickelten höher festen Ge triebe stählen
beim Kunden zu er greifen sind.
Mit die sem Gesamt paket an Maß nahmen tragen Massiv umformung
und Stahl in dus trie dazu bei, dass Lösungs an sätze zur
deut lichen Min de rung des Ge wichts, des Energie ver brauchs
und des CO 2 -Aus stoßes für die ge samte Fahr zeug palette vom
Pkw bis zum schweren Nutz fahrzeug bereit stehen.
Bild 2: Portfolio-Grafik: Überblick über die drei Gruppen von Ideen A, B und C
in der Phase II für Leichtbaupotenziale und ihre Auswertung im Sinne der
Gewichtsersparnis
Bild: fka für Iniative Massiver Leichtbau
Bis Ende 2017 be steht für in te res sierte Firmen noch die Möglich
keit, der Ini ti ative Massiver Leicht bau Phase III bei zutreten
und sich in ten siv mit den Mega trends „Elektri fi zie rung
des An trieb strangs“ und „Leicht bau“ aus ein ander zu setzen.
Weitere Informationen unter www.massiverLEICHTBAU.de
22
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

IM FOKUS
Energiepolitische Forderung
an die nächste Bundesregierung
Die Bundestagswahl 2017 bringt Bewegung in die ener gie poli
tische De batte – zahl reiche Par teien und Orga ni sa tionen erkennen,
dass eine Neu ver teilung der energie po li ti schen Kosten
an ge gan gen wer den muss, um den Strom preis zu entlasten.
24
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

IM FOKUS
AUTOR
Dipl.-Kfm.
Holger Ade
ist Leiter Betriebs-, Volkswirtschaft,
Energie- und Klimapolitik im WSM
Wirtschaftsverband Stahl- und
Metallverarbeitung in Hagen
Der WSM Wirtschafts verband Stahl- und Metall ver ar beitung
e. V. beschäftigt sich mit einer inzwischen größer ge wordenen
Gruppe von BDI-Mitglieds ver bänden seit dem Jahr 2012 intensiv
mit der Forde rung, die energie wende bedingten Strom kosten
nicht länger auf den Strom preis und damit alle Ver braucher
um zu legen, son dern diese gesamt gesell schaft liche Auf gabe
aus dem Bundes haus halt zu finanzieren. Am 24. Oktober 2012
hatte das Bündnis, das damals aus dem WSM, dem Gesamt verband
textil+mode sowie dem Bundes ver band der Deutschen
Gießerei-Industrie bestand, in Berlin im Rahmen eines par lamen
ta rischen Abends die Ergeb nisse einer Studie vor ge stellt,
mit der man das Institut der Deutschen Wirt schaft (IW Köln)
be auftragt hatte. Professor Dr. Michael Hüther, Leiter des
Instituts, hatte der inter es sierten Öffent lich keit vor ge rechnet,
um wie viele Prozent punkte man alternativ die Mehr wertsteuer,
die Strom steuer oder die Ein kommen steuer erhöhen
müsste, um das damalige Vo lu men der EEG-Umlage in Höhe von
18 Milliarden Euro (im Jahr 2013) über den Bundes haus halt zu
finanzieren. So wäre eine Option, die er mä ßi gte Mehr wert steuer
von sieben Pro zent nur noch auf Nahrungs mittel zu er heben
und für die anderen Pro dukte auf den Regel satz von 19 Prozent
an zu heben. Weitere Mög lich keiten wären, beide Mehr wertsteuer
sätze um einen Prozent punkt oder den So li dari täts zuschlag
um sieben Prozent punkte an zu heben.
In Tabelle 1 sind 5 mögliche Szenarien einer Gegenfinanzierung
mit ihren jeweiligen Aufkommenswirkungen dargestellt.
Die Szenarien 1 und 2 schlagen unterschiedliche Anhebungen
der Mehrwertsteuer vor, Szenario 4 eine Anhebung der Ertragbeziehungsweise
Einkommensteuern über den Solidaritätszuschlag.
Die Sze na rien 3 und 5 kombi nieren diese Ideen mit
einer Erhöhung der Stromsteuer.
Reformszenario Umsatzsteuer Stromsteuer
Solidaritätszuschlag
Aufkommenswirkung
Einheit % ct/kWh % Mrd. €
2012
Szenario 2012 -1 20 (9) 14,6
Szenario 2012 -2 21 (7) 14,8
Szenario 2012 -3 20 (7) 4,05 14,9
Szenario 2012 -4 11,0 13,3
Szenario 2012 -5 4,05 8,0 13,5
2013
Szenario 2013 -1 21 (8) 18,5
Szenario 2013 -2 19 (19) 21,5
Szenario 2013 -3 20 (8) 4,05 18,6
Szenario 2013 -4 12,5 17,6
Szenario 2013 -5 4,05 9,5 17,6
Tabelle 1: Möglichkeiten der Umfinanzierung;
Finanzierungsbedarf 2012: 13,5 Mrd.; 2013: 18 Mrd.
Quelle: Berechnungen des IW Köln, Vortrag Professor Dr. Hüther (IW Köln) am
24.10.2012 in Berlin
Leider hat sich gezeigt, dass solche Maß nahmen bisher politisch
nicht „anschluss fähig“ waren, also für eine Re gie rung kaum umsetzbar.
Inzwischen enthält der Bundeshaushalt jedoch erhebliche
Über schüsse, die in den Wahl programmen der Parteien
Gegenstand einer großzügigen Umverteilung sind, die über die
Ein kommen steuer ge staltet werden soll. Würde der Staat die finan
ziellen Mittel einsetzen, um die Kosten der Energie wende zu
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 25

IM FOKUS
Bild 1: Anteile der EEG-Umlage am Einkommen
Einkommensgruppen auf Basis bedarfsgemäßer Pro-Kopf-Ein kommen, in €
Quelle: Sozioökonomisches Panel, eigene Berechnungen; Vortrag Professor Dr. Hüther (IW Köln)
am 24.10.2012 in Berlin
über nehmen, würden die Haus halte allein durch den Weg fall der
EEG-Um lage jähr lich um etwa 300 Euro ent lastet. Diese Ent lastung
käme, anders als bei steuer po li tischen Maß nahmen, allen
Haus halten in gleicher Höhe zugute, denn das IW-Gut achten
aus dem Jahr 2012 hatte auch zum Ergebnis, dass der Strom verbrauch
unelastisch auf das Haushaltseinkommen reagiert, das
heißt Haushalte mit geringem Einkommen verbrauchen gleich
viel Strom wie Haus halte mit hohem Ein kommen.
Bild 1 veranschaulicht, dass bereits die EEG-Umlage im Jahr 2011
bei Haus halten mit nied rigen Ein kommen rund 0,9 Pro zent des
Budgets ausmachte, inzwischen ist die Umlage in etwa doppelt
so hoch. Dagegen erreicht die EEG-Umlage in Haus halten mit
höheren Ein kommen weniger als 0,2 Prozent des Haus haltsnettos.
Das „Bünd nis faire Energie wende“, das inzwischen auf sieben
mittelständisch geprägten Industriebranchen angewachsen
ist, fordert daher die nächste Bundes regierung auf, die Energiewende
statt wie bisher über den Strom preis in Zukunft über
den Bundeshaushalt zu finanzieren. Dieser Forderung haben
sich im Wahljahr weitere Verbände angeschlossen, vollumfänglich
etwa der Zentralverband des Deutschen Handwerks
und Familienunternehmen. Teilweise auch der Industrie- und
Handelskammertag, der vorschlägt, die Einnahmen aus der
Stromsteuer für eine Absenkung der EEG-Umlage zu verwenden.
Auch aus Richtung der Er neuer baren Ener gien sind Stimmen zu
vernehmen, die den Einsatz von Haushaltsmitteln für die Finanzierung
der Energiewende fordern. So schlägt der Bundesverband
Neue Energiewirtschaft gemeinsam mit der Verbraucherzentrale
Bundesverband sowie dem Einzelhandelsverband vor,
die Industrieentlastungen aus Steuermitteln zu finanzieren und
die Energiesteuer auf den europäischen Mindestsatz zu reduzieren.
Selbst die Politikberater von Agora Energiewende sehen die
Notwendigkeit, das System von Steuern, Abgaben und Umlagen
auf Energie grundlegend zu überarbeiten, um die Stromkosten
zu senken. Der Druck auf die Politik ist also hoch! Und die Parteien
haben er kannt, dass dieses Thema auf die Tages ordnung
der nächsten Legislaturperiode gehört, das haben zahlreiche
Ge spräche mit Ver tretern des Bundes tags aber auch auf re gionaler
Ebene ge zeigt. Es scheint, als komme es jetzt nur noch auf
das Wie an, nicht mehr auf die Frage, ob die Finanzierung der
Energiewende neu gestaltet werden muss.
Die bayerische IHK hatte die Kosten wirkungen der unter schiedlichen
Optionen einer Umverteilung der EEG-Umlage in einer
Studie unter suchen lassen, die Ende 2016 der Öffent lich keit vorgestellt
wurde.
Dem nach müsste der Staat bei einer voll stän digen Haus haltsfi
nan zierung der EEG-Umlage 25,67 Mil li arden Euro auf brin gen.
Ein Durchschnittshaushalt würde dann um jährlich 222 Euro
26
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

IM FOKUS
Lösungsvorschlag EEG-Umlage Haushalte GHD Industrie BesAR Staat
Einheit ct/kWh €/Jahr % % % Mrd. €
Entlastung über Stromsteuer 4,71 – 70 -8,8 -14,5 -1,1 7,39
Entlastung über andere staatliche
Finanzierung
3,04 – 124 -15,6 -25,5 -1,9 13,05
Finanzierung der BesAR 5,27 ca. – 52 -6,6 -10,7 -0,8 5,49
Vollständige staatliche Finanzierung 0,00 – 222 -27,9 -45,7 -4,6 25,67
Einnahmen aus ETS 6,61 – 9 -1,1 -1,8 -0,1 0,84
Streckungsfonds A: 6,5 ct/kWh 6,50 – 12 -0,9 -1,4 -0,2
Streckungsfonds B: 3,0 ct/kWh 3,00 – 125 -9,4 -14,1 -1,7
EEG-Umlage erweitert auf Endenergie
insgesamt (Variante A)
1,09 ca. – 186 -8,1 -7,8 -2,9
EEG-Umlage erweitert auf Endenergie für
Raumwärme und Transport (Variante B)
EEG-Umlage erweitert auf Endenergie für
Raumwärme (Variante C)
EEG-Umlage erweitert auf CO2 insgesamt
(Variante A)
EEG-Umlage erweitert auf CO2 aus
Verbrauch für Raumwärme und Transport
(Variante B)
EEG-Umlage erweitert auf CO2 aus
Verbrauch für Raumwärme (Variante C)
1,42 – 176 -22,7 -57,0 -2,7
2,28 – 148 -19,6 -35,5 -2,3
1,84 – 163 -20,5 -33,5 -2,5
2,36 – 146 -19,2 -30,0 -2,3
3,37 – 113 -15,5 -30,6 -1,8
Tabelle 2: Quantitative Wirkungen der Vorschläge für die EEG-Umlage auf Strompreise, auf die Stromkosten,
sowie den Staatshaushalt (jeweils 2017)
Quelle: Studie „Alternative Finanzierung des EEG-Kontos“ im Auftrag von BIHK und VBEW, 2016
ent lastet und auch die Strom kosten der Unter nehmen würden sinken, am stärksten
bei Industrie be trie ben (45,7 Prozent). Aber selbst Be triebe, die von der be son deren
Aus gleichs re ge lung des EEG pro fi tieren, würden im Durch schnitt 4,6 Pro zent weniger
für elektrische Energie bezahlen.
Ver treter des Wirtschafts mi niste riums fa vo ri sieren dem Ver neh men nach allerdings
Ideen, wonach die EEG-Um lage nicht mehr nur auf Strom er ho ben, son dern auf
weitere Energie träger wie Erd gas, Mi ne ral öl aber auch Ben zin und Diesel verteilt
werden soll. Die unteren sechs Va ri anten in Tabelle 2 be schreiben die ent sprechenden
Aus wir kungen des Vor schlags, der er kenn bar ohne Be lastungen des Staats haus halts
aus käme. Dies hätte eine Lenkungs wir kung, durch die eine Ein bin dung der Sek toren
Wärme und Mobi li tät in die Energie wende er leich tert würde. Denn der mit den Um lagen
be lastete Strom ist in diesen anderen Sek to ren nicht wett bewerbs fähig. Solche
Lösungen hätten jedoch im Wesent lichen zwei Nach teile: Die anderen Energie träger
sollen mittel fristig nicht mehr ge nutzt werden, da ihre Ver brennung CO 2 frei setzt. Die
energie po li tischen Kosten würden also suk zessive in den Strom preis zurück kommen.
Und alle Lösungen, die weiter hin eine Um lage auf den Strom preis bei be hal ten (auch
wenn sie nie dri ger aus fallen würden) machen die Bei be hal tung der büro kra ti schen,
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 27

IM FOKUS
den Wett be werb ver zer renden Aus nahme re ge lungen für die
In dustrie er for der lich. Das Bünd nis um den WSM herum setzt
sich daher mit un ver min der tem Nach druck für eine voll ständige
Über nahme der Energie wende kosten durch den Bundes haushalt
ein und setzt dabei auf fol gen de Argu men te:
KOSTEN SOZIAL- UND LEISTUNGSGERECHT VERTEILEN
Durch die Be zah lung der Energie wende kosten aus dem
Bundes haus halt werden ein kommens schwache Haus halte
von den Um la gen ent lastet. Soll ten für die Gegen fi nan zie rung
Ein kommen steuern an ge ho ben wer den, würde dies solche
Haus halte nicht be lasten, die Ent las tung käme also voll umfäng
lich bei den Be ziehern nie dri ger Ein kommen an. Gleichzeitig
würden jedoch Unter nehmen (auch die Industrie) weiterhin
an der Fin an zie rung der Energie wende be teiligt, da sie über
die er wirt schafteten Er träge steuer pflich tig sind. Die Er träge
dürften durch die Ent lastung des Pro duktions faktors Strom
sogar steigen und damit die Ertrags steuer basis ver brei tern.
WETTBEWERBSVERZERRUNGEN BESEITIGEN –
INTERNATIONAL UND NATIONAL
Die hohen po li ti schen Strom kosten be hin dern Unter nehmen im
inter na ti onalen Wett bewerb, so wohl auf aus ländi schen Märkten
als auch im In land! Die Ent lastungs sys te ma tik bei der EEGund
KWK-Um lage führt zu Wett be werbs ver zerrungen inner halb
von Bran chen in Deutschland, denn ent las tete und nicht entlas
tete Unter nehmen stellen häufig iden ti sche Pro duk te her.
Die Be rech nungs sys tematik der Strom kosten in ten si tät, die zu
einer Ent las tung der Unter nehmen be rech tigt, be straft arbeitsinten
sive und strom effi zi ente Pro zesse, ver hin dert also den
Auf bau von Be schäftigung und In ves titi onen in Energie effi zienz.
ARBEITSPLÄTZE SICHERN UND DEREN AUFBAU NICHT
BESTRAFEN
Die hohen und ab seh bar weiter stei gen den po li ti schen Stromkosten
in Deutschland führen zu In ves ti ti ons ent scheidungen
gegen den Stand ort zu guns ten von Re gi onen mit nie dri geren
Kosten. Das ge fähr det be ste hende Arbeits plätze in unserer
In dustrie und ver hin dert einen Aus bau der Be schäfti gung in
ener gie in ten si ven Bran chen.
INVESTITIONSSICHERHEIT FÜR DIE INDUSTRIE ERHÖHEN
Unter neh men haben kaum Sicher heit über die Ent wick lung
ihrer Strom kosten! Nicht nur die EEG-Um lage steigt er kenn bar
weiter, auch die Netz ent gelte ent wickeln sich un kal ku lier bar.
Zu dem sind die Ent las tungen für die strom in ten si ven Unterneh
men von Jahr zu Jahr nicht sicher, denn die Strom kosteninten
si tät der Be trie be schwankt und die Rahmen be din gungen
än dern sich eben falls. In ves ti ti onen können oft erst frei ge geben
werden, wenn der po si tive EEG-Ent las tungs bescheid vom
Bundes amt für Wirt schaft und Aus fuhr kon trolle (BAFA) vorliegt.
Länger fris tige In ves ti ti onen sind unter diesen Um ständen
nicht mög lich.
EUROPÄISCHES BEIHILFERECHT UMGEHEN
Die Ent lastungen der In dustrie von der EEG-Um lage stehen
im Fokus des euro pä ischen Bei hilfe rechts. Die Leit linien für
Um welt- und Energie bei hilfen als Grund lage der Ent lastungssys
te matik gelten bis zum Jahr 2020. Vor Ände rungen sind die
Unter nehmen nicht ge schützt, auch die bisher existie renden
Auffang regeln sind keines wegs sicher. Die För de rung des Ausbaus
erneuer barer Ener gien ist da ge gen eine er laubte Bei hilfe
und kann daher vom Staat über nommen werden, ohne dass
die EU da ge gen vor gehen könnte.
DEZENTRALISIERUNG (EIGENERZEUGUNG) ERMÖGLICHEN
Die De zen tra li sie rung der Strom er zeu gung ist po li tisch gewünscht,
unter an de rem da der Netz aus bau be darf sinkt, wenn
Strom vor Ort pro du ziert und ver braucht wird. Aller dings re duziert
Eigen er zeu gung und -ver brauch die Strom menge, auf die
Um lagen ver teilt werden können, daher werden auch auf selbst
er zeug ten und ver brauch ten Strommengen Stromumlagen
fällig. Eine Abschaffung der Umlagen durch Haus halts finanzierung
löst auch dieses Para doxon auf. Eigen erzeugung
könnte von Kosten ent las tet werden und die ge wünschten Wirkungen
ent falten – die Energie wende würde somit be schleunigt.
UND…
…die Energie wende ist eine gesamt gesell schaft liche Auf gabe
ver gleich bar der po li tischen Wende nach der Wieder ver ei nigung;
für diese wird ein Soli dari täts zu schlag er hoben. Die Haushalts
finanzierung würde im Bundes tag dis ku tiert, par la men tarisch
kon trol liert und demo kra tisch legi ti miert. Die Haus haltsdis
zi plin würde ein trans pa ren tes und effi zi entes Förder sys tem
für den wei te ren Aus bau der re ge ne ra ti ven Strom er zeu gung im
Wett be werb mit anderen po li ti schen Pro jek ten ge ne rie ren.
WOHER KOMMT DAS GELD FÜR EINE
HAUSHALTSFINANZIERUNG?
Im Wahl kampf zur Bundes tags wahl haben die Par teien Besteue
rungs mo delle vor ge legt, die den Bürger um deut lich
zwei stellige Milliarden be träge ent lasten. Durch den pro gressiven
Steuer tarif kommen die Ent lastungen aber immer auch
bei den Besser- und gar nicht bei Gering ver dienern an. Die Abschaffung
der ener gie po li ti schen Um lagen würde alle Haushalte
ent lasten und den Kon sum er höhen und zu dem In ves titi
onen der In dustrie an reizen und Arbeits plätze schaffen. Die
Haus halts fi nan zierung der Energie po li tik kosten ist ein Konjunk
tur pro gramm!
Ob sich diese For de rung durch setzt, muss der po li ti sche Diskurs
der nächsten Monate zeigen.
28
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
Schmiedebauteil-Lebensdaueranalyse
mit ak tu ellsten am Markt
verfügbaren virtuellen Methoden
Vir tuelle Be rech nungs methoden sind in der Um form technik und auch in der Bau teil entwicklung
seit Jahr zehnten fixer Be stand teil des je wei ligen Pro dukt ent wick lungs prozesses.
Auf grund der immer größer wer den den An for derungen an die Bau teile hin sicht lich
des Leicht baus steigt auch die Er for der nis, den Her stellungs pro zess im Pro duktent wicklungs
pro zess früh zeitig vir tuell ab zubilden.
30
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
AUTOREN
Dipl.-Ing.
Stefan Trabesinger
Dipl.-Ing.
Gerald Pichler
Dipl.-Ing. (FH)
Christian Rieger, M.Sc.
ist BU Manager
Forging Engineering
bei der SinusPro GmbH
in Graz/Österreich
ist Senior Engineer
und Projektleiter
bei der SinusPro GmbH
in Graz/Österreich
ist Geschäftsführer
der SinusPro GmbH
in Graz/Österreich
Als nicht zu unter schätzende Un genauig keit bei der Simulation
von Bau teilen stellen sich immer wieder die zur Verfügung
stehenden Material daten heraus. In den meisten
Fällen wurden bisher zur Berech nung der Bau teil halt barkeit
iso trope Material daten heran gezogen. Immer stärkere
Rechner leistungen und Weiter ent wicklungen in Soft ware
zur Ab bil dung von mole kularen Ma terial zusam men hängen
er leich tern nun auch die Mit be trachtung der Ani so tro pie
der Festig keit, ge nauer: die Be trachtung von der je wei li gen
Richtungs ab hängig keit. Mit dem neu ent wickelten Si mula
tions-Work flow ist es möglich, ein besseres Ver ständ nis
der Werk stoff ani so tropie zu gewinnen, die Betriebs- und
Eigen span nungen ein zu beziehen und die Er geb nisse von
dy na mischen Tests zu ver wenden. Durch die Analyse des gesamten
Pro duktions pro zesses ist es nun mehr möglich, die
Lebens dauer von Schmiede teilen sehr realis tisch und exakt
zu berechnen. In diesem Artikel wird die virtuelle Ab bil dung
des ge sam ten Pro duk tions pro zesses inklu sive Ent wick lung
einer eigenen Material-Soft ware am Bei spiel einer 2-Zylinder-
Kurbel welle aus dem Be reich Auto motive er läutert.
Um sämtliche Effekte in der Simu lation ab zu bilden, welche bei der Pro duktion einer Kurbel welle ent stehen, werden die folgenden
Schritte durch geführt:
Auslegung der
1.
Vorform mittels
2.
Reckwalzen
Simulation des
Reckwalzens
3.
Simulation des
Gesenkschmiedens
4.
Simulation der
Wärmebehandlung
zur Ermittlung der
Eigenspannungen
5.
Vereinfachte
Simulation der
Bearbeitung
Vereinfachte
6. Simulation des 7.
Schleifprozesses
Simulation der voll
dynamischen
Belastungen der
Kurbelwelle
8.
Eigenentwicklung
einer Software zur
Voraussage lokaler
Festigkeits-
Anisotropie
9.
Verwendung der
ermittelten Längs- und
Querfestigkeitsdaten
aus dynamischen
Lebensdauer-Tests
10.
Simulation der
Bauteilfestigkeit
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 31

AUS DER PRAXIS
Rohmaterial
• Beschaffung
• Materialtests
Umformung
• Simulation
• Prozessabbildung
Wärmebehandlung
• Simulation
Produktion
• Simulation
Wärmebehandlung
• Simulation
Bauteilabsicherung
• Simulation
Bild 1: Herstellungsprozess einer Kurbelwelle
Der Schwer punkt in diesem Beitrag wird auf die fol gen den Bereiche
ge legt: Simu lation der Wärme be handlung, Simu lation der
voll dy namischen Be las tungen, Ei gen ent wicklung einer Software
zur Voraus sage lokaler Festig keits-Aniso tropie, Er mitt lung
der tat säch lichen Aniso tropie sowie Simu lation der Bau teil ­
festig keit.
SIMULATION DER WÄRMEBEHANDLUNG
Die Ab bil dung der Wärme be handlung und spe ziell die Ermittlung
der daraus re sul tie ren den Eigen span nungen er fordert
einige wichtige Schritte, wel che hier er läutert werden (Bild 1).
Die Basis bil det eine Material simu lation, bei der die Ein gabepara
meter nach folgend be schrieben wer den: Aus gehend von
den Tem pera turen, die am Bau teil nach der Schmiede simulation
vor liegen, wird eine rein thermische Finite-Elemente-Temperatur
ver teilungs rechnung von jedem Wärme behand lungsschritt
durch geführt.
Im nächsten Schritt werden in Ab hängig keit von Härte und
Gefüge aus ZTU-Dia grammen (aus der Literatur oder nach
Ermitt lung) die ent sprechen den Ab kühl kurven be stimmt.
Mit der chemischen Ana lyse sind die Ein gabe daten nun vollständig.
Als Er geb nisse aus der Material simu lation werden
die Kurven verläufe von Wärme aus dehnungs koeffi zient, Dichte
sowie tem peratur- und spannungs ab hängige Spannungs-
Dehnungs kurven gewonnen. Diese er mittel ten Kurven werden
als Material kurven in der Festig keits berechnung ver wendet,
um die Eigen span nungen zu be rechnen (Bild 2). Da die Berechnung
von Eigen span nungen, vor allem von ganzen Bauteilen,
sehr hohe An sprüche hin sicht lich Rechen zeit an die
ver wen dete Hard- und Soft ware stellt, wurde dazu ein eigenes
Soft ware-Unter pro gramm erstellt, welches um fassende Benutzer
ein gaben und erhöhte Ergebnis ge nauig keit, voll ständige
Netz-Un ab hängig keit und zeit sparende Netz-Fest legung, keine
Über tragung von Span nungen und da durch eine Mini mierung
des Fehler risikos während der Be nutzer ein gabe bietet.
Um das voll ständige Be lastungs spektrum eines Ver brennungsmotors
abzubilden, wird eine voll dyna mische tran siente
Mehr körper simu lation durch geführt (Bild 3). Dabei werden
die nicht linearen Effekte der Gleit lager mittels elasto-hydrodyna
mischer (EHD-) Simu lation voll ständig berück sich tigt.
Als Ein gabe daten fungieren Last daten in Form von Gas- und
maxi malem Zylinder druck, elastischen Kör pern (zum Bei spiel
Kurbel welle und Pleuel), nicht line aren Feder ele men ten zur Abbil
dung der Kolben ­Liner-Inter aktion so wie elasto hydro dynamische
Gleit lager ele mente für die Haupt lager und die Lager am
großen Pleuel auge. Ergeb nisse aus der EHD-Simu lation sind
die Ver teilung des Drucks in allen Lagern, der Ölfluss, die Reibleistung
und die elas tische De for mation des Kurbel triebs.
Bild 2: Eigenspannungen beim induktiven Aufheizen
32
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
Bild 3: Darstellung der Kräfte und Drücke an einer Kröpfung Bild 4: Sicherheitsfaktor infolge Anisotropie Bilder: Autoren
EIGEN ENT WICKLUNG EINER SOFT WARE ZUR VOR AUSSAGE
LOKALER FESTIG KEITS-ANISO TROPIE
Je nach ein ge setztem Werk stoff wird im Vor feld eine umfassende
Pro zess ana lyse durch geführt, welche zum Ziel hat,
Material para meter zu finden, die maß geb lichen Ein fluss auf die
Aniso tropie haben. Infolge dieser gewon nenen Ein fluss parameter
wurde die Soft ware „Material Mapper“ [1] ent wickelt. Sie
erfüllt den Zweck, die Rich tungs daten aus der Um form simulation
in der Festig keits be ur teilung zu verwenden. Die Soft ware
bietet die fol genden Vor teile:
• Informa tionen zur tat säch lichen Aus rich tung des Festigkeits
tensors für jeden Ort im Modell des ver wen deten Werkstoffs
• Visuali sierung der Werk stoff aniso tropie nach dem Um formpro
zess
• Möglich keit zum Er höhen der Festig keit auf grund exakter
Kenntnis des Werk stoff fließ pfads
• Ver wendung von Daten aus Dauer festig keits tests
• Er kennung von Schwach stellen des Werk stoffs in der Lebensdauer
analyse
Für die Daten ein gabe sind Kennt nisse des Werk stoff ver haltens
und der Effekte während des Schmiede pro zesses sowie Kenntnisse
der relevanten Ein fluss fak toren des Werk stoffs und der
von der Schmiede simu lation erzeug ten Fluss linien er for der lich.
Bild 4 zeigt den sche matischen Ab lauf des Daten flusses, um
den Sicher heits faktor mit aniso tropen Material daten be rechnen
zu können.
[1] SinusPro GmbH, eigene Entwicklung
ERMITTLUNG DER TAT SÄCH LICHEN AN ISO TRO PIE UND
SI MU LA TION DER BAU TEIL FESTIG KEIT
Ab schließend werden noch Para meter beschrieben, welche
bei der Genauigkeit des betrachteten Prozesses den größten
Vorteil bringen. Die Kenntnis über die Rich tungs ab hängig keit
des jewei ligen Materials ist der erste essen tielle Bau stein, der
zweite stellt die Kenntnis über die tat säch liche Festig keit des
jeweiligen Werk stoffs dar. Im Spe ziellen handelt es sich dabei
um das Ver hältnis von Längs- zu Quer festig keit. Diese Daten sind
nach derzeitigem Stand der Technik ausschließlich durch Dauerfestigkeitstests
zu ermitteln und dementsprechend zeit- und
kostenintensiv. Sollten keine Testdaten vorliegen, kann dieses
Verhältnis auch angenommen werden, was für Relativvergleiche
ein zulässiger Weg ist. Die Er mittlung von Ab solut werten bietet
die höchste Qualitäts güte. In der finalen Be rechnung des Sicherheitsfaktors
sind somit alle relevanten und beeinflussenden
Parameter berücksichtigt, welche den realen Prozess derzeit am
realistischsten abbilden.
Die durchgeführten Berechnungen und Benchmarks haben
gezeigt, dass unter Berücksichtigung der Eigenspannungen
und der volldynamischen Belastungen, der Anisotropie und der
tatsächlichen Festigkeitswerte im Material noch ausreichend
Reserven vor handen sind. Damit konnte mit den neuen Methoden
ge zeigt werden, welche Stellen im Bau teil das höchste Poten zial
für Materialeinsparungen bieten.
SinusPro GmbH
Conrad-von-Hötzendorf-Str. 127/2. OG
8010 Graz, Österreich
Tel.: +43 316 392990
office@sinuspro.at
www.sinuspro.at
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 33

AUS DER PRAXIS
Entwickler unter Zeitdruck –
Herausforderungen für
den Massivumformer
Rückrufaktionen sind heutzutage mit einer Vielfalt an Ur sachen ein
zu nehmen des Er eig nis in der Auto mo bil bran che. Ent wick lungs in geni
eu re sind ak tuell noch nicht stark davon betrofen, diese Si tu ation
kann sich aber in Zu kunft än dern. Als Grün de können die Ten denz
zur Ver kür zung der Ent wick lungs zeiten, die Kosten re du zie rung und
die Ten denz zum Leicht bau auf ge führt werden.
34
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
AUTOREN
Dr.-Ing.
Pablo Guel-López
ist Projektleiter FEM bei
LINAMAR SEISSENSCHMIDT
Forging in Plettenberg
Karsten Bartsch
ist Leiter Technologie bei
LINAMAR SEISSENSCHMIDT
Forging in Plettenberg
Bild 1: Entwicklungsablauf (OEM-Lieferant)
In der Warmmassivumformung gilt die Produktentwicklung
als sehr viel schichtig. Zum einen ist die Ent wick lung eines
neuen Pro dukts zu nennen, bei denen meistens nur die Randbedingungen
oder die Geo metrie bekannt sind, zum anderen
Produktänderungen, bei welchen die Randbedingungen nur
aktualisiert werden sollen. Diese Aufgaben muss der Konstrukteur
zusammen mit dem Kunden unter Berücksichtigung der
Wirtschaftlichkeit erfüllen. Das stellt Unternehmen, die im mittelständischen
Segment angesiedelt sind, vor Herausforderungen,
da die finan ziellen Mittel für die Ent wicklung begrenzt sind.
In der Schmiedeindustrie sind die Produktionsschritte klar
definiert. Zur kontinuierlichen Optimierung existiert auf dem
Markt eine Viel zahl an Tools. Hier sind die Finite-Ele mente-
Methode (FEM), das Re verse Engineering sowie die Ver suchsplanung
(DOE) zu er wähnen. Unter den genannten theore tischen
Unter suchungs-Tools darf man auch die prak tischen Versuchsstände
nicht außer Acht lassen. Ohne den Ein satz solcher Prüfstände
würde die Anzahl von Reklamationen am Endprodukt
deutlich steigen.
Im Hin blick auf die eingeräumte Ent wicklungs zeit ist es gar nicht
darstellbar, alle Untersuchungsmöglichkeiten einzusetzen – es
gibt beispielsweise zahlreiche Berechnungsmöglichkeiten bei
der Entwicklung eines Schmiedeteils. Außerdem gilt es zu unterscheiden,
ob warm-, halb warm- oder kaltum ge formt wird. Beim
Warmschmieden gibt es ein breites Spektrum an Berechnungsmög
lich keiten: die Er wär mung (sowohl induktiv als auch im
E-Ofen), das Scheren, das Um formen, die Wärme be handlung, die
Mikro struktur sowie die Viel zahl von Phä no menen, die sich in der
Prozesstiefe verstecken, wie zum Beispiel der Transport durch
die Presse (Kinematik) sowie die Ab kühlung und Be lastung der
Werkzeuge. Aufgrund des vorherrschenden Zeitdrucks ist es
für den Ent wickler nicht realisier bar, alle Mög lich keiten aus zuschöpfen.
Demzufolge wird das Scheren nicht be rück sichtigt
und das Teil als ideal zylindrisch angenommen. Für einige Teile
spielt die Annahme von einem zylindrischen Abschnitt keine
große Rolle, aber für viele Teile ist die Be rech nung mit einem deformierten
Abschnitt wichtig, da ansonsten die Ergebnisse zu
weit von der Realität entfernt sind.
Bei LINAMAR SEISSENSCHMIDT Forging (LSF) in Pletten berg
werden jährlich etwa 750 unterschiedliche Produkte gefertigt,
hinzukommen stetig weitere Neuprodukte. Dabei werden Fertigteilanpassungen
und Verbesserungen der Produktion immer
vorrangig betrachtet. Von der Kundenanfrage bis zum ersten
Muster teil ist in der Regel ein Zeit raum von zwölf Wochen kal kuliert.
Hinzu kommen noch Vor unter suchungen, welche eine grobe
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 35

AUS DER PRAXIS
Bild 2: Berechnungszeiten in der Warmmassivumformung
Ein schätzung der Mach bar keit beinhalten. Ohne die Vor untersuchung
ist eine Pro dukt planung nicht re ali sier bar. In Bild 1 sind
die Schritte in der Ent wick lung graphisch dar ge stellt, von der
Kunden anfrage bis zum fertigen Pro dukt. Je nach Pro dukt sind
die Heraus for derungen unter schiedlich, und somit variiert auch
der Ent wick lungs auf wand. Ein wichtiger Punkt ist die Kom muni
kation mit dem Kunden, da der Er folg von der richtigen Wahl
der Rand be dingungen abhängt und der Partner sehr wichtige
Infor mationen liefert.
Wie bereits er wähnt, gibt es eine Reihe von unterstützenden
Tools, um den Pro zess zu opti mieren, von denen einige im Einsatz
sind. Für ein mittel ständisches Unter nehmen ist es sehr
wichtig, das Gleich gewicht zwischen Kosten und Nutzen aus zubalancieren,
da die Kosten für CAD-Systeme und FEM-Tools sehr
hoch sind. Somit bleibt nur ein geringer Spiel raum für andere
Simu lations pro gramme, bei spiels weise CDF-Tools für die
Strömungs be rech nungen. Aus oben ge nannten Gründen muss
der Ent wickler Kom pro misse be züglich der Unter suchungs tiefe
eingehen. Anderen falls wäre es nicht möglich, den Zeit plan einzu
halten.
Zum besseren Verständnis nachstehend ein Beispiel, warum
bei der Entwicklung eines Schmiedeteils Kompromisse einge
gangen werden müssen: Die Ent wicklung beginnt mit einer
Voruntersuchung, die normalerweise nicht in die Entwicklungsphase
ein ge rechnet wird, da diese nur zur groben Ein schätzung
der Mach bar keit dient. Nach der Anfrage vom Kunden und der
Mach bar keits prüfung beginnt die Ent wicklung des Bau teils
durch das Er stellen der Stadien für die Simu lation mittels
CAD. Die er stellten CAD-Daten können weiter für die FEM-
Berechnung genutzt werden. Diese hilft, das best mögliche
Stadium in Bezug auf Stand zeiten der Werk zeuge und Umformung
zu finden. Der Zeit auf wand für die Ent wick lung eines
pro zess fähigen Stadiums ist unter schiedlich und hängt unter
anderem davon ab, ob schon ein ähnliches Bau teil im Produkt
programm existiert; üblicher weise sind ein bis drei Tage
realistisch.
Wenn es sich aber um eine Neu ent wicklung handelt, bei der
nur die Rand be dingungen bekannt sind, ver längert sich die
Ent wick lungs zeit je nach Auf wand. Dies ist ein Hin weis darauf,
dass es wichtig ist, ent sprechende Pro gramme zur Ver fügung
zu haben. In Bild 2 sind typische FEM-Be rechnungs zeiten in der
Warm massiv um formung bei Ein satz von horizon talen Mehrstufen
pressen dar gestellt. Für kom plette Neuent wicklungen
werden ein bis zwei Wochen be nötigt.
Varianten der Be rech nungs mög lich keiten haben sich in letzter
Zeit vervielfacht und er weitern die An wendungs felder in der
Praxis. Unter anderen kommen die Mikro struktur, Optimierungstools,
CFD-Berech nungen und numerische Unter suchungen
zur Ver suchs planung (DOE) in der Massiv um formung immer
häu fi ger zum Ein satz. Diese Optionen er höhen zwar wunschge
mäß die Genauig keit der Er geb nisse, jedoch auch Zeit und
Auf wand in der ge samten Ent wick lung.
36
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
Bild 3: CFD-Berechnung der Kühlung einer Matrize
Bild 4: Aufnahmen mit einer High-Speed-Kamera
Ins be sondere die CFD-Be rech nungen sind mit einem erhöhten
Zeit auf wand von mehreren Wochen ver bunden.
Des wegen sind diese Be rech nungen nur in Sonder fällen zu
empfehlen. Bild 3 zeigt ein Bei spiel zur Be rechnung der Kühlung
einer Matrize. Für diese Be rech nung der Einzel-FEM-Simulation
wurden zwei Wochen be nötigt. Um diese Pro ble matik
zu um gehen, wurde in eine High-Speed-Kamera investiert,
um Störungen im Detail zu ana ly sieren. Im Fokus der hier
wieder gegebenen Unter suchung stand die Werk zeug kühlung
(Bild 4).
Um zeiteffizient zu entwickeln, kommen weitere Tools zum
Ein satz, wie bei spiels weise das Reverse Engineering. In der
Warm massiv um formung werden in der Regel unter schiedliche
Stationen für die voll ständige Um formung benötigt. Im Fall von
Fer ti gungs pro blemen ist häufig der kom plette Stadien gang
noch mal zu unter suchen be ziehungs weise zu be rechnen.
Um das Pro blem in der Simu lation praxis näher be trachten zu
können, wird das Fer tigungs stadium ein ge scannt und in das
Be rech nungs pro gramm ein ge lesen. Somit können die Umformund
Werk zeug ver besserungen vorgenommen werden. Besonders
bei kom plexen Teilen hat sich diese Vor gehens weise
bewährt: Bild 5 zeigt ein ein ge scanntes Bau teil und das dazuge
hörige FEM-Modell. Hier wurde die Vor form ein ge scannt und
für die Simu lation beim Fertig pressen genutzt. Das ge scannte
Teil wurde mit einer höheren Auflösung auf genommen, damit
eine feinere Ver netzung statt finden konnte. Beim Simu lieren
dieses Teils konnten Schritte ein gespart werden, da sofort mit
der geeigneten Vor form aus der Praxis ge rechnet wurde. Als
Nach teil bei diesem Vor gehen ist die unzureichende Abbildung
des Temperaturfelds zu nennen. Es wurde aber fest ge stellt,
dass die An näherung sehr gut zu den Presser geb nissen passt.
Eine weitere Mög lich keit des Reverse Engineerings ist das
Scannen von Werk zeugen nach den Ver suchen zur Her stellung
der CAD-Zeichnungen. So können kleine Änderungen, die
durch manuelles Drehen oder Schleifen durch ge führt werden,
1:1 in die Zeichnung übernommen werden, was vorher in dieser
exakten Weise nicht möglich war.
Einen weiteren, Zeit druck auf bauenden Faktor stellt fol gende
Ent wicklung dar: In der Ver gangen heit wurde das Schmiedeteil,
ab ge leitet vom ge wünschten Fertig teil, vom Kunden
weitest gehend vor ge geben — mittler weile wird oft mals nur
noch ein Lasten heft und der Bau raum zur Ver fügung ge stellt.
Diese Ten denz ist zum Bei spiel in der Kegel rad fer tigung zu
erken nen, das heißt dass die Ent wick lung von Differenzialge
trieben mehr und mehr auf die Zu lieferer industrie übertragen
wird. Zur Realisierung der gestiegenen An for derungen
ist unter anderem die Investition in neue Pro gramme und
Prüfstände er for derlich. Der Vor teil dieser Ent wicklung ist,
dass die Bau teile direkt schmiede gerecht den Möglich keiten
der Pressen angepasst werden können.
Darüber hinaus war es in der Ver gangen heit schwierig, Vorschläge
des Zulieferers neu mit einfließen zu lassen, die einen
er neuten prak tischen Prüf stands lauf zur Folge ge habt hätten.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 37

AUS DER PRAXIS
Diese Forderung führt auch dazu, dass der Zeit druck aufgrund
der Ver suchs termine auf Prüf ständen weiter hin er höht wird.
Vorpressen Real
Vorpressen 3D-Scan
Die theoretischen Berechnungen werden auf Prüfständen validiert.
Das Bauteil wird dort aufgrund von Sicherheitszugaben
höher belastet. In der Ver gangen heit wurde bei einem Kunden
die Anzahl der Prüfstandsläufe, zeitsparend und terminierend,
von fünf auf drei re duziert, welches aber die Ge fahr von Ausfällen
im Feld erhöht. Die Komplexität der vorgenannten Herausfor
derungen wird durch die steigen den An for derungen an den
Leicht bau erhöht. In erster Linie stellen selbstverständlich
Materialeinsparungen eine große Herausforderung für die Entwickler
dar, da die Kom ponenten in der Regel im Zu sammen hang
mit der voll ständigen Kon struktion stehen. Das heißt, es ist eine
komplette Analyse erforderlich, welche für den Entwickler selten
re ali sierbar ist, da nicht alle Daten vom Kunden zur Ver fügung
stehen. Selbst wenn alle Daten zur Ver fügung stehen würden,
lässt der Zeit druck es nicht immer zu, alles zu berück sichtigen
beziehungsweise zu untersuchen.
Um die große Anzahl von Para metern in einem Pro jekt zu
reduzieren, wird eine Ver suchs planung empfohlen. Zurzeit gibt
es DOE-Tools, welche in die FEM-Pro gramme inte griert sind. In
DEFORM ist in der neuen Ober fläche (Version 11.1) bei spiels weise
dieses Tool zu finden. Zusammenfassend lässt sich feststellen,
dass viele neue Werkzeuge für die Entwickler zur Verfügung
stehen, welche aber auch die Kosten erhöhen. Der ebenfalls nicht
zu unterschätzende Zeitaufwand kann zu einer Beeinträchtigung
der Produktentwicklung führen. Der Ingenieur steht vor der
Heraus for derung, einen Weg zu finden, der zu einer Ver kür zung
der Entwicklungszeiten führt, ohne dabei die Produktionsergebnisse
zu beeinträchtigen.
Bild 5: Beispiel Reverse Engineering
FEM-Modell
Bilder: Autoren
LINAMAR SEISSENSCHMIDT Forging
Daimlerstraße 11
58840 Plettenberg
Tel.: +49 2391 915-0
info@seissenschmidt.com
www.linamar.com
38
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

Neue Wege
bei der energieeffizienten
Gestaltung und Auslegung
moderner Antriebskonzepte
von Gesenkschmiedepressen
Sowohl aus öko no mischen wie aus öko lo gischen Grün den ergreifen immer mehr Betreiber
von Pressen linien die Ini tia tive und for dern von Pressen her stellern neue Lösungen ab seits
der be reits aus ge tretenen Pfade, um einen Pro duk ti vi täts sprung, eine signi fi kante Verbesserung
der En ergie effizienz der Pro duk tions an lagen sowie eine deut liche Re du zie rung
des CO 2 – Fuß ab drucks zu er reichen.
40
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
AUTOR
Dipl.-Ing. (FH)
Martin Gerhard Scholles
ist Projektleiter Vertrieb
für Gesenk- & Pulverpressen
bei der SMS group
in Mönchengladbach
Bis zum jetzigen Zeitpunkt
lag das Hauptaugenmerk auf
der Optimierung der Energieeffizienz
induktiver Erwärmungsanlagen
durch die
Implementierung dynamischer
Energiemanagement-
Technologien. Da deren Energieeffizienz
jedoch inzwischen
be reits ein sehr hohes Level
er reicht hat, rücken nun mehr
und mehr andere Ver braucher,
wie zum Beispiel Antriebe und
Steuerelemente, in den Fokus.
Um dieser Er wartungs haltung der Kunden gerecht zu werden,
hat sich die SMS group mit Markt führern im Be reich An triebstechnik
zusammengeschlossen, um nach wegweisenden Lösungen
zu suchen. Ein gelungenes Resultat dieser Zusammenarbeit
stellt ein komplett neu entwickeltes Servodrive-Konzept
dar, welches im Mittel punkt der neuen Ex zenter pressen-Baureihe
MT steht. In ide aler Weise werden nun Eigen schaften vereint,
die bislang als unvereinbar galten: die Verfügbarkeit außerordentlich
hoher Energie bei gleich zeitig kür zes ten Hub zeiten
in Verbindung mit höchster Energieeffizienz. Zwei Synchronmotoren
ergänzen sich im Wechselspiel zwischen Stößelbeschleunigung,
-verzögerung und Bereitstellung der Umformenergie. Im
Gegensatz zu konventionellen Servo-Pressenantrieben bedient
sich dieses Kon zept, das unter dem Namen MEERtorque® Servodrive
angeboten wird, eines kontinuierlich rotierenden Schwungrads
als Energie speicher. Aus diesem Grund kann bei einer derart
ausgerüsteten Servopresse die installierte Leistung deutlich
niedriger ausgelegt sein als bei konventionellen Servopressen,
deren Energiebedarf während des Umformvorgangs kurzzeitig
weitaus höher ausfällt.
Bild 1: Schematische Darstellung des Antriebskonzepts
Die Exzenterwelle wird direkt
durch den auf der linken
Pressenseite angeordneten
Torquemotor beschleunigt.
Das kontinuierlich rotierende
Schwung rad wird durch einen
auf der rechten Pressen seite
befindlichen Torquemotor
direkt, das heißt unter Ver zicht
auf Riemenantrieb oder Vorgelege,
an ge trieben und auf Geschwindigkeit
gehalten (Bild 1).
Die hier beschriebene Antriebslösung
beruht auf der
Idee, die reine Stößelbewegung von der Bereitstellung der
Umformenergie zu trennen. Durch die hohe Dynamik der Antriebe
ist es möglich, die Vor teile von Servo pressen mit jenen
von Pres sen mit Schwung rad und kon ven tio neller Kupplungs-/
Bremskombination zu vereinen. Die bekannt hohe Stößelgeschwindigkeit
der Maxima- (MP-)Pressen während des Umformpro
zesses und die damit ver bundenenen extrem kurzen Druckberührzeiten
führen zu längeren Transferzeitfenstern. Hinzu
kommt die Tat sache, dass einer seits der Schalt be trieb zu einer
Trennung von Druckberührzeit und Pressentaktzeit führt und
andererseits ein scharfes Bremsen und Wiederanfahren bei
gleicher Taktzeit. Der Bereich von UT nach OT beziehungsweise
umgekehrt wird schließlich mit höchster Geschwindigkeit durchfahren.
Daraus resultierend maximiert sich das für Gesenkpflege
und Werkstücktransfer zur Verfügung stehende Zeitfenster.
Somit lassen sich längere An lagen lauf zeiten, eine höhere Produktivität
und deutliche Einsparungen bei Emissionen sowie
Energie- und Medienverbrauch erreichen. Die für die Umformung
notwendige Energie ist im kontinuierlich rotierenden Schwungrad
gespeichert und somit unmittelbar verfügbar. Exzenterwelle
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 41

AUS DER PRAXIS
Alle wesentlichen Ständerkomponenten sind Gussteile, frei von
unerwünschten Eigenspannungen, wie sie beispielsweise durch
thermischen Verzug in Schweißkonstruktionen auftreten. Der
Stößel wird zwischen einstellbaren, temperaturneutralen Diagonalführungen
mit außerordentlich großer Führungslänge geführt.
Die Ver stellung der Stößel position kann im laufenden Betrieb
im Automatikmodus zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Hü ben mittels hy drau lischem Stell motor und Schnecken trieb in
Inkrementen von 0,1 mm vorgenommen werden.
Bild 2: MT-Gesenkschmiedepresse während der Produktion von
Differenzialkegelrädern
Bilder: SMS group GmbH
und Stößel werden bei Hub aus lösung mittels Torque motor auf
Syn chron dreh zahl zum Schwung rad be schleunigt, dann erst
schlupf- und damit energie ver lust frei sowie praktisch wartungs
frei mit dem Schwung rad ge kuppelt. Der Dreh zahl ab fall
des Schwung rads, der durch die Energie ent nahme während
des Um form vor gangs ver ur sacht wird, wird durch den im
Schwung rad be find lichen Torque motor nach Be endi gung des
Um form vor gangs aus ge glichen. Nach er folgter Um formung
wird der Stößel in der Auf wärts be wegung ab ge bremst. Hierzu
wird der Be schleu nigungs motor der Ex zenter welle auf Rekuperations
modus um ge schaltet und die dabei ge wonnene
En ergie zur Be schleu ni gung des Schwung rads rück ge speist.
Prinzip be dingt er laubt das neue Kon zept einen Be schleu nigungs
winkel der Ex zenter welle von 120°. Dieser Wert ist somit
acht mal größer als bei kon ven tio nel len Kupplungs-Brems-
An triebs sys tem en üblich, welche Werte zwischen 10 und 15°
er reichen. Dieser Um stand er möglicht, dass das bereit zustellende
An triebs moment, ver glichen mit kon ventio nellen Antriebs
sys temen, etwa acht mal ge ringer sein darf! Neben den
dar ge stellten In no va ti on en im An triebs bereich wurde bei der
kom pletten Ge stal tung der Presse Wert darauf ge legt, der zeiti
gen und zu künftigen Er war tun gen der Kunden hin sicht lich
Performance, Präzision und Qua li tät Rech nung tra gen zu können.
Der Pressen ständer ist in ge teilter Zug anker kon struktion
aus ge führt und ba siert auf der be währ ten, lang lebigen und
ex trem zu ver lässigen Kon struktion der Eumuco-Hasenclever
Gesenk schmiede pressen, die jedoch unter Ver wen dung
neuester Finite-Elemente-Konstruktions methoden im Hinblick
auf Steifig keit und Ro bust heit bei gleich zeitig groß zügig
dimen sio nier tem Werk zeug ein bau raum weiter opti miert wurde.
Zur Ver wen dung aller eta blierten Auto ma ti ons varianten sowie
Schaffung bester Zu gäng lich keit zum Ge senk- und Halterwechsel
weist der Pressen ständer außer or dentlich große
Pressen fenster auf. Das neue, in no va ti ve Pres sen de sign bietet
ungehinderten Zu gang für War tungs- und In spektions arbeiten
ohne De mon tage von Ver kleidungs teilen.
Darüber hinaus bietet das MEERtorque® Servo drive-Kon zept
weitere Vorteile:
• verbesserte Werkzeugstandmengen aufgrund reduzierter
Druckberührzeit
• reduzierte Instandhaltungskosten aufgrund reduzierter Zahl
mechanischer Teile im Bereich des Pressenantriebs
• gesteigerte Produktionsleistung aufgrund höherer Zuverlässigkeit
und verbesserter Performance
• deutliche Verbrauchsreduzierung eingesetzter Medien, wie
zum Bei spiel Druck luft, Sprüh mittel, Strom
• ex trem leiser und ruhiger Lauf wegen des Ver zichts unter
anderem auf Bremse und Ge triebe
• zentrale Energiesäule für optimale Zugänglichkeit zur Medienversorgung
Auf grund der hier be schriebenen Eigen schaften kann der Technologie
eine große Zukunft bei Antrieben für Gesenkschmiedepressen
vorausgesagt werden. Im Gegensatz zu den bereits
bekannten Lösungen bei konventionellen Gesenkschmiedepressen
kombiniert das Antriebskonzept in idealer Weise die
Effizienz und Dynamik von Torque-Antrieben mit der effektivsten
Art, Umformenergie zu speichern – einer rotierenden Schwungmasse.
Vergleichbar mit Hybrid-Antriebskonzepten, wie sie im
Antriebsstrang moderner Fahrzeuge zum Einsatz kommen, generiert
der zum Antrieb der Exzenterwelle genutzte Torquemotor
während der Ver zögerungs phase elektrischen Strom, der dann
zur Wiederbeschleunigung des Schwungrads zur Verfügung
steht. Um ohne Schwungradmasse auszukommen und dennoch
ausreichendes Arbeitsvermögen bereitstellen zu können, ist bei
konventionellen Servopressen eine hohe Leistungsaufnahme
aus dem Stromnetz vonnöten, die eine extrem hohe Anschlussleistung
erfordert.
Der Erst kunde SONA BLW Präzisions schmiede GmbH nahm eine
neue Gesenkschmiedepresse mit MEERtorque® Antriebskonzept
als Herzstück einer vollautomatisierten Schmiedelinie zum
Halbwarmschmieden von Präzisionsgetriebeteilen mit einbaufertig
geschmiedeten Funktionsflächen und Verzahnungen im
Februar 2015 in Betrieb. Seit Inbetrieb nahme wurden auf diesem
Aggregat deut lich über 11,6 Millionen Differenzial kegel räder im
Präzisionsschmiedeverfahren hergestellt.
SMS group GmbH
Ohlerkirchweg 66
41069 Mönchengladbach
Tel.: +49 2161 350-0
www.sms-group.com
42
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
Microline Descaling
macht das Entzundern wirtschaftlich
Im Produktionsbereich von Entzunderungsanlagen
wurden Microline Descaling-Systeme
speziell für induktiv erwärmte Schmiedeteile
mit einem Ge wicht von etwa 5 bis 20 kg auf
den Markt gebracht. Die Systeme erzielen
nicht nur saubere Werkstückoberflächen,
sondern er öfnen da rüber hin aus mit mini malem
Tem pera tur abfall sowie geringem Wasser-
und Energiebedarf neue Möglichkeiten
der effizienten Her stellung hoch wertiger
Schmiedeteile.
MICROLINE – ANWENDUNG
Die SGGT Hydraulik GmbH hat als erster Her steller die Micro line-
Serie spe ziell für Pro duk tions linien konzi piert, in denen die Teile
mit kurzen Takt zeiten her gestellt werden, zum Bei spiel für das
Ent zun dern von kleinen Schmie de tei len in der Auto mo bil in dustrie
(Bild 1). Der saar län dische Ma schinen bauer liefert die Systeme
als Lö sung aus einer Hand ein schließlich der Handlingund
Förder tech nik so wie der Wasser auf be rei tung.
Auf grund ihrer kom pakten Bau weise las sen sie sich einfach
in be ste hende Pro duktions linien mit Takt zeiten von wenigen
Sekunden in te grie ren (Bild 2). Das ei gent liche Ent zun dern
dauert nur wenige Zehntel se kun den. Die Micro line Systeme
zeichnen sich durch extrem kurze Spritz zeiten und
ent sprechend geringen Wasser bedarf aus. Beide Fak toren
bedingen, dass die Tem pe ratur der Werk stücke beim Ent zundern
um ledig lich 5 bis 10 °C sinkt – ein Effekt, der für den Herstel
lungs pro zess hoch wertiger Schmiede pro dukte von entscheidender
Be deu tung ist.
ER FAH RUNGEN UND ER GEB NISSE
Das Ver fahren macht viele Pro zess schritte über flüs sig, da kein
Hand ling außer halb der An lage er for der lich ist. Erste An wen der
aus der Auto mo bil in dus trie be richten, dass sie die Neben zeiten
deut lich re du ziert haben. So hat bei spiels weise ein Her steller
von Auto mo bil teilen die Takt zeit seiner Pro duk tions linie von 20
auf 15 Sekunden pro Teil durch deut lich ver kürzte Zeiten für das
Rei ni gen der Ge senke reduzieren können. Auf grund der besseren
Ober flächen eigen schaften ist auch die An zahl der Teile,
die nach ge ar bei tet wer den müs sen, dras tisch ge sunken.
44
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
AUTOR
Dipl.-Ing.
Gregor Przybylla
ist geschäftsführender
Gesellschafter der
SGGT Hydraulik GmbH in
Neunkirchen
Darüber hin aus kön nen während der Kon struk tion ge ringere
Werk stoff zu gaben für die spätere Be ar bei tung der Bau teile
oder die Kom pen sation mög licher Fehler ein flüsse an gesetzt
werden, da davon aus ge gangen werden kann, dass der Zun der
in der Micro line-An lage zu ver lässig ent fernt wird.
Das gründ liche Ent fernen des Zun ders in der Micro line-An lage
hat auch einen ge ringeren Wi der stand beim Flie ßen im Werkzeug
und damit eine gleich mäßige Fül lung und ge ringere Oberflächen
de fekte zur Folge.
Fer ner trägt das Ver fahren zur Ver längerung der Stand zeit von
Ge senken und Werk zeugen bei, und es wird weniger Zun der in
Lager und Füh rungen von Pres sen und anderen Pro duk tionsein
rich tungen ein ge tra gen.
Auch auf die nach ge la gerten Fer ti gungs schritte hat Micro line-
Descaling po si ti ven Ein fluss: Da kein Zun der in die Ober fläche
der Werk stücke ein ge schmiedet wird, ent steht weniger Ausschuss.
Außer dem nutzt sich das Strahl gut weniger stark ab.
Zeiten für das Strahlen und für die me cha nische Be ar beitung
kön nen ver kürzt wer den.
VER FAH RENS BE SCHREI BUNG
Der Ein satz höher le gier ter oder mikro legier ter Stähle, die in
der Her stel lung hoch wer tiger Schmiede teile immer weiter an
Be deu tung ge win nen, stel lt für tra di tio nelle Ent zun derungsver
fahren eine Her aus for de rung dar. Des halb setzt sich die
hy drau lische Ent zun de rung beim Schmie den mehr und mehr
durch; be son ders aus der Fer ti gung hoch wer tiger Schmiedepro
duk te ist sie nicht mehr weg zu denken.
Bild 1: Hohlachse nach der Warmumformung
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 45

AUS DER PRAXIS
sind ähnlich aufgebaut wie die aus den Verbrennungsmotoren
bekannten Common-Rail-Systeme (Bild 3). Der eigentliche Einspritzvorgang
ist vollständig von der Druckerzeugung getrennt.
Dies ermöglicht extrem kurze Schaltzeiten und somit eine präzise
Steuerung der Ein spritzung.
Auf diese Weise werden kurze Durchlaufzeiten und gleichzeitig
eine geringe Abkühlung der Teile bei minimalem Wasserbedarf
er zielt. Bei einem Druck von mehr als 300 bar und einer gängigen
Spritzzeit von 0,2 Sekunden wird jedes ein zelne Teil von etwa 10
bis 15 kg mit einer Wasser menge von deut lich weniger als einem
Liter voll stän dig ent zun dert und kühlt dabei nur um 5 bis 10 °C
ab.
INTEGRATION
Die Microline Descaling-Systeme werden schlüsselfertig aus
einer Hand, einschließlich des Zunderwäschers, der Druckerzeugung,
des Teile­Handlings und der Fördertechnik sowie der
Wasserkreislaufsysteme, geliefert (Bild 4).
Bild 2: Microline-Descaling System für die Entzunderung von Schmiedeteilen für
die Automobilindustrie
Bild 3: Die patentierten DÜV-Düsenventile schalten den Wasserstrahl auch bei
hohen Drücken innerhalb von wenigen Millisekunden zu und ab
Beim Ent zun dern wird Was ser unter hohem Druck auf die heiße,
verzunderte Oberfläche aufgebracht. Wasser wird verwendet,
weil es eine weit aus höhere Dichte als Luft hat und damit eine
deutlich intensivere Energieübertragung erzielt; darüber hinaus
findet beim Eindringen in die Zunderschicht ein Phasenwechsel
von flüssig nach gasförmig statt. Die zigfache schlagartige Volumenvergrößerung
setzt dabei zusätzlich hohe Kräfte zur gründlichen
Zunderentfernung frei. Zudem ist Wasser unbrennbar,
günstig und fast überall verfügbar.
In den Microline-Anlagen werden patentierte DÜV-Düsenventile,
die den Was ser strahl auch bei hohen Drücken in ner halb
von wenigen Millisekunden zu- und abschalten, verwendet. Sie
Die standardisierten Kernanlagen werden individuell an die Gegebenheiten
der Schmiedelinien und der produzierten Teile
angepasst. Dabei berücksichtigen die Konstrukteure auch die
Legierungen des Vormaterials, die Abmessungen der Schmiedeteile
und insbesondere die Art der Erwärmung, die ganz entscheidenden
Einfluss auf die Zunderausbildung hat. Bei Konzeption
und Dimensionierung der Anlagen nutzt SGGT bewährte
Module und die Erfahrung aus vielen Anlagen, um prozessrelevante
Para meter wie Druck und Wasser menge, aber vor allem
auch die Geometrie und Anordnung der Düsen festzulegen und
so ein optimales Ergebnis sicherzustellen.
Die Lieferung aus einer Hand gewährleistet sichere funktionelle
Abläufe und harmonisch abgestimmte Übergänge zwischen
den einzelnen Aggregaten. Außerdem sind beim Einbau vor Ort
nur minimale Anpassungen erforderlich, im Projekt müssen nur
wenige Schnittstellen koordiniert werden. Die Systeme sind so
kompakt, dass sie in kurzer Zeit in bestehende Fertigungslinien
inte griert werden können. Der Ein bau mit In be trieb nahme in
neue oder vor han dene Linien nimmt in der Regel nur wenige Tage
in Anspruch.
HANDLING
Um den Ent zunderungsprozess exakt führen zu können, sind
neben der wasserhydraulischen Ausrüstung auch das Teile-
Handling und damit die Fördertechnik von entscheidender Bedeutung.
Das beginnt bei der Teilezuführung oder der Entnahme
aus dem Induktor und geht über den horizontalen oder vertikalen
Trans port mit Ketten-, Mit nehmer- oder auch Zwangs förderer bis
hin zur Positionierung der Schmiedeteile mit Roboterarmen.
Die För der ein rich tun gen im Be reich der Zu führung und Entzun
derung sind so aus gelegt, dass sie dem Ein fluss von Strahlungs
wärme, Zun der und Prozess wasser wider stehen. Mit speziel
len Lagern und ent sprechender Ab dich tung sowie warmund
ver schleiß festen Ma terialien wird sicher ge stellt, dass der
Zun der, der als oxidische, harte Ver bindung be sonders bei
46
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
In duktions erwär mung sehr fein körnig ist, nur mini malen Verschleiß
an La gern, Füh rungen und Ketten ver ur sacht.
Optio nal kön nen in der Zu führung auch Ein richtungen für das Erkennen
zu kalter oder zu heißer, nicht pro zess fähiger Teile in tegriert
werden, die automatisch aus dem Prozess ausgeschleust
werden. Die „freie Sicht“ auf die Ober fläche der Teile er leich tert
die Temperaturmessung und das für hochwertige Schmiedeprodukte
erforderliche Einhalten enger Temperaturfenster.
AN TRIEBE UND STEUERUNG
Aufgrund der hohen Prozessgeschwindigkeiten kommt den Antrieben
besondere Bedeutung zu. Sowohl für die exakte Teilepositionierung
als auch für den Entzunderungsprozess setzt
der Anlagenhersteller deshalb geregelte Drehstrommotoren
mit Frequenzumrichtern und Encodern mit internen Bussystemen
ein. Sind besonders hohe Beschleunigungen erforderlich,
werden Servomotoren verwandt, die mit ihrem direkten Anlaufund
Regelverhalten und hohen Drehmomenten kurze Beschleunigungsstrecken
und somit kompakte Systeme ermöglichen.
Bild 4: Microline-Anlage vor der Auslieferung an einen Kunden mit der
Druckwasser-Erzeugung (links) und dem Entzunderungs-System (rechts)
DRUCKERZEUGUNG
Das für die Entzunderung erforderliche Wasser wird aus einem
langsam arbeitenden Dreimedienspeicher bereitgestellt, der
ölhydraulisch gegen Stickstoffdruck aufgeladen wird. Diese
Lösung hat sich im Vergleich mit konventionellen Systemen zur
Druckerzeugung, die mit Kolbenpumpen arbeiten, als bedeutend
wartungsfreundlicher erwiesen. Die einfache Konstruktion der
Druckerzeugungsanlage trägt wesentlich zu geringeren Wartungs-
und In stand haltungs kosten bei. Die prä zise Steuerung
der Ven tile be wirkt auch, dass Wasser nur dann be nötigt wird,
wenn sich ein Werkstück innerhalb des Wirkungsbereichs der
Düse befindet. Dies führt zu minimalem Wasserbedarf und geringen
Umschlagmengen der gesamten Anlage.
Ein weiterer Vorteil der Microline-Anlagen ist, dass mehrere Entzunderungslinien
an einer einzigen zentralen Druckversorgung
betrieben werden können. Diese „MF“-Variante reduziert den
Platzbedarf weiter und senkt die Kosten für Investition und Wartung
(Bild 5). Auch die Energiekosten sind gering: Die Antriebsleis
tung der Druck er zeugung liegt bei nur 15 kW.
WASSERKREISLAUF
Die – wenn auch geringen – Wasser mengen, die beim Ent zunderungsprozess
umgeschlagen werden, summieren sich je nach
Einsatzfall zu einer Menge, für die eine Rückgewinnung sinnvoll
ist. Im geschlossenen Kreislauf wird die Ressource „Wasser“ geschont,
außerdem sind die Anlagen sehr kompakt. Der rückgewon
nene, reine Zun der braucht nicht als Sonder müll ent sorgt
zu werden, sondern kann als Rohstoff vermarktet werden.
Da Zun der als oxidische Ver bindung sehr hart und – ins be sondere
der von in duk tiv er wärm ten Teilen – sehr fein gra nu liert ist,
werden mehr stu fige Ab setz becken mit Schmutz pum pen und
an schließen der Fein fil tra tion ver wendet und starker Ver schleiß
an be wegten Teile ober flächen im Druck wasser sys tem ver mieden.
Bild 5: An der zentralen Druckversorgung des MF-Systems können mehrere
Entzunderungslinien betrieben werden
Bilder: SGGT Hydraulik
AUSBLICK
SGGT hat das Ver fah ren ur sprüng lich für kleine Teile von 2 bis
50 kg Gewicht entwickelt. Das Microline-Verfahren wurde inzwischen
auch bei in duk tiv er wärm ten Tei len mit bis zu 250 kg Gewicht
re ali siert. Die be nötigte Was ser menge ist dann mit bis zu
rund sechs Litern pro Teil nur ge ring fügig größer.
SGGT Hydraulik GmbH
Sinnerthaler Weg 7
66538 Neunkirchen
Tel.: +49 6821 92083-0
info@sggt-wh.de
www.sggt-wh.de
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 47

AUS DER PRAXIS
Eigeninvestition ist über 10 Jahre
günstiger als Contracting
Für die End ferti gung und -ab nahme ge schmie de ter Achs schen kel wer den Handschleifma
schinen ver wen det. Die hier für – und für den norm- und um welt ge rech ten Be trieb von
Strahl- und Ab saug an lagen – er for der liche Druck luft ist vom Druck luft er zeuger mit den geringsten
Ge samt kosten und mit höchster En ergie effizienz be reit zu stellen. An bieter und Anfor
de rer müs sen sich über den ge samten Planungs zeit raum de tail liert ab stimmen.
48 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUS DER PRAXIS
AUTOR
Dipl.-Ing.
Helmut Bacht
ist Produktmanager öleingespritzte
Kompressoren, Industriedruckluft,
Gasgeneratoren und Vakuumtechnik
bei der Atlas Copco in Essen
Die Bharat Forge CDP GmbH
fertigt in Ennepetal und Gevelsberg
als reine Gesenkschmiede
Fahrwerk- und
Motorkomponenten für Nutzfahr
Bild 1: „Wir haben zunächst ein mal
zeuge und Pkw sowie
eine Leih an lage geliefert, damit unser
Kunde an seinem neuen Stand ort
Weichenteile für die Bahn. In
Gevelsberg werden vor allem
gleich mit der Pro duk tion los legen Achsschenkel auf Oberflächenfehler
konnte“, be richtet Peter Frank, Vertriebs
in ge nieur des Druck luft spezialisten
Indrutec
und Maßhaltigkeit
geprüft: Zunder wird entfernt,
die Teile wer den an einer von
drei Linien gesandstrahlt und
dann an einer der vier Fertigungslinien
zu 100 Prozent geprüft. Im Zuge der Kontrolle fallen
vereinzelt noch leichte Nacharbeiten an. Zum Beispiel werden
kleine Grate mit Druckluftschleifern entfernt.
Bild 2: Joachim Höh, Leiter
Instandhaltung Infrastruktur
bei der Bharat Forge CDP GmbH:
Die zusätzliche Produktionsstätte in Gevelsberg hat das Unternehmen
erst vor einem guten Jahr bezogen. Joachim Höh,
Leiter Instandhaltung Infrastruktur und Energiemanager beider
Standorte, hat die komplette Druckluftversorgung geplant.
Dabei wurde die Fertigung schrittweise hochgefahren: Begonnen
wurde mit einer Strahlanlage und einer Fertigungsstraße.
„Ursprünglich hatten wir geplant, die Druckluft über einen Contractinganbieter
zu beziehen“,
blickt Höh zurück. „Nach den
ersten Angeboten wurde uns
aber klar, dass eine Eigeninvestition
günstiger wäre.“ Wieder
wurden mehrere Anbieter
angefragt.
„Die Energie effizienz der An lage
hat uns über zeugt. Nach dem wir
die In ves ti tions kosten, Strom- und
Betriebs kosten sowie den Service
VOR RAN GI GES ZIEL WAR
HOHE ENERGIE EF FI ZIENZ
Den Zuschlag erhielt die Dortmunder
Indrutec GmbH, ein
addiert und auf die Lebens dauer Handelspartner der Atlas
ver teilt hatten, waren andere
Copco Kompressoren und
Anbieter schnell aus dem Rennen.“ Drucklufttechnik GmbH in
Essen. Peter Frank, Vertriebsingenieur
bei Indrutec, spricht von einer guten Zusammenarbeit:
„Wir haben von Anfang an eine gute Gesprächsebene gefunden,
kon nten die ge wünschte Tech nik und auch die Steuerung so umsetzen,
wie es sich der Kunde vor stellte. Ob wohl wir uns am Anfang
gar nicht kannten, haben wir schnell Ver trauen auf ge baut.“
Joachim Höh, der in Ennepetal eine umfangreiche Druckluftversorgung
be treut, die aus Kom pres soren mehrerer Her stel ler besteht,
ging ohne Fest legun gen in die Ge spräche: „Mir kam es vor
allem auf die En ergie effizienz an. Und wir wollten die An lage über
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 49

AUS DER PRAXIS
Bild 3: Die Absauganlagen sind große Druckluftverbraucher
eine unabhängige Steuerung regeln, die wir auch in Ennepetal
haben.“ Indru tec konnte auf alles ein gehen, hatte am Ende auch
beim Preis die Nase vorn – und die vor ge schlagene Stati on aus
drei Atlas-Copco-Kompressoren überzeugte auch energetisch.
Bild 4: Die Druckluftstation besteht aus drei öleingespritzten Schraubenkompressoren
von Atlas Copco: zwei GA 37+ mit fester Drehzahl sowie einem
GA 45 VSD mit Drehzahlregelung. So werden Leerlaufzeiten reduziert und die
erforderliche Druckluftmenge effizient bereitgestellt
An ins ge samt 15 Hand schleif plätzen werden die Achs schenkel
ent gratet. Sie allein be nö ti gen laut Planung gut 5 m³ Druckluft
pro Minute, die Strahl- und Ab saug an lagen schla gen mit
knapp 3 m³/min zu Buche, die ge planten vier Be ar beitungszentren
wür den wei tere etwa 5,5 m³/min be nötigen. Bei den Bearbeitungs
zentren ist noch offen, ob sie so um ge setzt wer den.
BESCHREIBUNG DER KOMPRESSOREN- UND TROCKNER-
TECHNOLOGIE
Die Druck luft station, die An fang 2016 er richtet wurde, um fasst
drei öl ein ge spritzte GA-Schrauben kom pres soren von Atlas
Copco: einen dreh zahl ge regelten GA 45 VSD so wie zwei Maschinen
mit fester Dreh zahl vom Typ GA 37+. Auf be reitet wird
die Druck luft von zwei Kälte trock nern des Typs FD 285, wo bei
in die ge samte Sta tion eine voll ständige Re dun danz ein ge plant
wurde. Die bei den GA 37+ ar bei ten im wöchent lichen Wechsel
mit der VSD-Maschine zu sam men, die wie de rum die Be darfsschwankungen
ab puffert – jeden falls, wenn die Fer ti gung eines
Tages auf vol len Tou ren läuft. „Der zeit läuft die dreh zahl ge re gelte
Ma schine häu fig noch allein“, sagt Joachim Höh. „Und zwar
meis tens mit etwa 70 bis 80 Pro zent Aus las tung. Nur sel ten
schal tet sich eine 37er hinzu.“ „Dieser Betriebs be reich ist en erge
tisch ide al“, er gänzt Peter Frank.
Die be son dere Effi zienz der ge sam ten Sta tion kommt nicht
nur durch die Dreh zahl re gelung zu stan de, die immer genau
so viel Druck luft be reit stellt, wie die Fer ti gungs linien gerade
be nötigen, viel mehr hat Peter Frank die Sta tion auch mit zwei
GA+-Kom pres soren ge plant, die noch effi zienter sind als ihre
Vor gänger modelle. Sie ar bei ten mit einer spe zi el len en ergiespa
ren den Ver dich ter stufe. „Kon struk tiv be dingt er zie len die
Ma schinen außer dem eine nie drigere Ver dich tungs end tem pera
tur als viele an dere Kom pres soren“, erläutert Frank. „Da durch
wird die En ergie bes ser aus ge nutzt. Und bei gleicher Öl einspritz
menge altert das Öl lang samer!“
50
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

Bild 5: Die Schmiedeteile kurz vor der Einfahrt in die Sandstrahlanlage. Im Vordergrund
sind die blauen Druckluftschläuche zu sehen, über die die Betätigungszylinder
für die Zuführklappe mit Luft versorgt werden
Bilder: Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik
Auch die FD-Trock ner ar beiten sehr effi zient. Sie weisen nur
einen ge ringen Druck ab fall auf, wo durch Kom pres sor leis tung
ge spart wird. Das Kälte mittel ist en ergie spa rend, ein hoch ­
effizienter Wärme tauscher ist ein ge baut, der Kon den sat ab lass
ar bei tet elek tronisch und ver lust frei. Vor allem die pa ten tierte
Saver-Zyklus-Re gelung stellt einen spar samen Be trieb sicher,
so dass die En ergie kosten bei jedem Vo lu men strom ge ring
blei ben. Über ein ge baute Fil ter wird sicher ge stellt, dass die
Luft eine In dus trie qua li tät von maximal 1 mg Öl je Kubik meter
ein hält. Der Druck liegt en ergie spa rend in einem engen Band
zwischen 6,0 und 6,4 bar, ein 3.000-Liter-Spei cher gleicht die
Spit zen aus.
FÜR ZEHN JAHRE RUNDUM SORGLOS
Die beiden Part ner haben eine Ser vice ver ein ba rung für zehn
Jahre ab ge schlos sen. Die Kos ten dafür sind im Vor feld gleich
in die Ge samt be triebs kos ten rech nung für die neue Druck luftstation
ein be zogen worden: „Wir haben die reinen In ves ti tionskos
ten, die Strom- und übri gen Be triebs kosten sowie den Service
ad diert und auf die Lebens dauer ver teilt“, er klärt Höh.
VER BRAUCHS KENN ZAHLEN AUF DAS SCHMIE DE STÜCK BE-
ZO GEN
Als letzten Schritt plant Bharat Forge CDP noch eine Datenver
netzung mit der Druck luft ver sorgung in En ne pe tal. Sobald
die Lei tungen stehen, kann Joachim Höh beide Stand orte
ver gleichen, den ex ak ten En ergie ver brauch und die Ein sparungen
be ziffern. Die re sul tieren an tei lig außerdem noch aus
der Nut zung der Kom pres soren ab wärme: Über Lüftungsschächte
wird die Hallen hei zung unter stützt; derart kön nen
etwa 40 bis 50 Pro zent der Ab wärme ge nutzt wer den. Am
Ende will er Druck luft-Ver brauchs kenn zahlen er rech nen, die
sich auf das ein zel ne ge prüfte Schmiede stück be zie hen und
so die neue An lage mit der ge wachsenen Sta tion in Enne pe tal
ver glei chen. „In monat lichen Manage ment runden werden die
Kenn zahlen be sprochen“, sagt Höh, „schließ lich sind wir für
unser En ergie manage ment sys tem nach DIN ISO 50001 zerti
fi ziert. Da wol len wir alle Ent wick lungen im Blick be halten!“
Indrutec GmbH
Rohwedderstraße 4
44369 Dortmund
Tel.: +49 231 936969-0
info@indrutec.de
www.indrutec.de
Bharat Forge CDP GmbH
Mittelstraße 64
58256 Ennepetal
Tel.: +49 2333 796-0
info@cdp.de
www.cdp.de
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 51

WIRTSCHAFT UND GESELLSCHAFT
Eine energieintensive
energieeffiziente Branche
Massiv um formung ist eine energie intensive Pro zess techno
logie. Der In dus trie ver band Massiv um for mung e. V. wirbt
dafür, die Fi nan zie rung der Energie wende um zu stellen und
sinn volle An reiz sys teme zu im ple men tieren. Ebenso wird
weiter an der Ver besserung der Energie effizienz der Prozesse
und im gleichen Sinne an energie effizienten Pro dukten
für die Kun den der Massiv um for mung ge ar bei tet. Die
Branche ist daher eine zwar energie intensive, aber gleichzeitig
energie effiziente Inno vations industrie.
52 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

AUTOR
Dipl.-Kfm.
Holger Ade
ist Leiter Betriebs-, Volkswirtschaft,
Energie- und Klimapolitik im WSM
Wirtschaftsverband Stahl- und
Metallverarbeitung in Hagen
€/KWh
0,11
0,10
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
€/KWh
0,16
0,14
20 – 70 GWh ohne Steuern und Abgaben
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
20 – 70 GWh mit erstattungsfähigen
Steuern und Abgaben
Italien
Spanien
Tschechische Republik
Polen
Frankreich
Deutschland
Österreich
Massiv um ge formte Bau teile weisen über ragende tech nische
Eigen schaften auf. Um diese zu er reichen, ist phy si kalisch bedingt
ein in ten siver Energie ein satz not wen dig. Dieses Prin zip
gilt über all auf der Welt. In Deutschland ist dieser Energie einsatz
mit hohen und ab seh bar weiter stei gen den Kosten verbunden,
ins be son dere wenn Strom als Er wär mungs energie vor
dem ei gent lichen Um form pro zess ein ge setzt wird.
Die ser Zu sammen hang ge fähr det die Wett be werbs fähig keit
der Massiv um former am Stand ort. Denn nur eine Minder heit
der Be triebe kann die Ent las tungen von den energie po li tischen
Um lagen auf den Strom preis in An spruch nehmen. Und selbst
diese wenigen Unter nehmen sind von Jahr zu Jahr von der Unsicher
heit be droht, ob die Ent lastungen im Folge jahr er neut gewährt
werden. Der Ver lust allein der EEG-Ent las tung ist für die
Be triebe gleich zu setzen mit dem Ver lust der kom pletten Rendite.
Die Unter nehmen, die die Voraus setzungen für eine Umlage
ent lastung nicht er füllen, weil sie etwa per sonal in tensiv
oder strom effizient pro du zieren, müssen diesen er heb lichen
Wett be werbs nach teil ander weitig kom pen sieren.
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Italien
Spanien
Tschechische Republik
Polen
Frankreich
Deutschland
Österreich
Bild 1: Entwicklung der Industriestromkosten; im oberen Bild sind die reinen
Stromkosten inklusive Netzentgelten dargestellt; unten sind die Steuern und
Abgaben berücksichtigt, allerdings nachdem die Unternehmen die individuell
unterschiedlichen Möglichkeiten einer Entlastung in Anspruch genommen haben
Quelle: Eurostat, Strompreise für die Industrie
Eine demnächst erscheinende Pub li kation des Ver bands greift
das Thema auf und unter sucht, warum die Unter nehmen trotz
der heraus for dern den Rahmen be din gungen er folg reich im
Wett bewerb be stehen.
Hier bei wird dar ge stellt, in welchen For schungs pro jekten der
Branche das Thema Energie effizienz bereits seit der Jahrtausend
wende, also nach dem die preis sen ken den Effekte
der Strom markt li be ra li sierung aus gelaufen waren, unter sucht
werden; wie die Unter nehmen ihre Er fahrungen zum Stich wort
Best Practice Energie effizienz zum Bei spiel im Branchen netzwerk
Energie effizienz aus tauschen; und welche in no vativen
Lösungen die Massiv um for mung pro dukt seitig für ihre Kun den
an zu bieten hat.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 53

WIRTSCHAFT UND GESELLSCHAFT
Es ist dem nach ein viel fäl tiges Spek trum von Themen, das eine
energie in ten sive Branche in Deutschland im in ter natio nalen
Wett be werb hält:
• die ständige Optimierung der eigenen Prozesse bis ins Detail
ist eine wichtige Grundlage für die Wettbewerbsfähigkeit
gegenüber Marktbegleitern im Ausland
−−einerseits über Forschung und Entwicklung
−−andererseits im Branchennetzwerk über den Erfahrungsaustausch
• noch ent schei den der ist jedoch, dass man in der Branche
weiß, dass die größten Po ten ziale zur Stei gerung der En ergieeffizienz
in der Wert schöp fungs kette liegen
−−auf der Lieferanten seite in der Weiter ent wick lung der
Eigen schaften der Ein satz materialien
−−auf Kun den seite im ma terial effizienten Ein satz der Bau teile
in den End pro dukten
Durch diesen Drei klang ent scheidet die Massiv um formung den
Wett be werb gegen alter native Ver fahren und Pro zesse einerseits
und gegen Markt be gleiter an Niedrig kosten stand orten
anderer seits.
Für die Aus schöpfung dieser Mög lich keiten bietet der Forschungs-
und Ent wick lungs stand ort Deutschland im internatio
nalen Ver gleich die besten Vor aus setzungen. In no vative
For schungs institute ar beiten eng ver zahnt mit den Unternehmen
der Massiv um for mung und deren praxis er fahrenen
Spe zia listen an den Lösungen für eine energie schonende Produktion
um welt ver träg licher Pro dukte unseres täg lichen Bedarfs.
Dabei werden die Partner der Liefer kette sowohl auf der
Liefe ranten seite als auch kun den seitig eng ein ge bunden, um
ge mein sam branchen über greifend die besten Lösungen zu
finden. Alle Partner er kennen: Die klima po litischen Ziele im Verkehrs-
und Trans port sek tor sind nur mit inno va tiven Pro dukten
der Massiv um formung aus Deutschland er reich bar. Denn diese
massiv um ge formten Bau teile sind hoch be last bar, auch bei
geringem Material be darf sicher und des wegen energie- und
CO 2 -effizient.
Die „Initiative Massiver Leicht bau“ ist ein Parade beispiel für die
Zu sammen arbeit ent lang der auto mo bilen Wert schöpfungskette
Stahl. Die Stahl her steller haben gemeinsam mit den Ver arbeitern
die Leicht bau po ten ziale in Per sonen kraft wagen sowie
Nutz fahr zeugen unter sucht und iden ti fi ziert und werden dies
in Kürze auf Hybrid fahr zeuge aus dehnen. Auf so ge nannten
TechDays bei den Auto mobil her stellern und deren großen
Zu lieferern ver mitteln die Partner jetzt ihren Kunden die gefundenen
Steuer und Lösungs Abgaben an sätze für die und Industrie tech nischen Möglich keiten, um
Durchschnittliche Steuern und Abgaben für die Industrie in ct/kWh 2006 bis 2017
so zum Nutzen der Ver braucher, der Um welt und des Klimas die
Jahresverbrauch 160.000 bis 20 Mio. kWh (Mittelspannungsseitige Versorgung;
Pro dukte für indi vi duelle Mobili tät und Ver kehr zu opti mieren.
Abnahme 100 kW/1.600 h bis 4.000 kW/5.000 h)
Konzessionsabgabe
KWK-Aufschlag
Offshore-Haftungsumlage*
Stromsteuer
EEG-Umlage
§19 StromNEV-Umlage
Umlage für abschaltbare Lasten
2006: 2,27 ct/kWh 0,88 1,23
2007: 2,41 ct/kWh 1,02 1,23
2008: 2,55 ct/kWh 1,16 1,23
2009: 2,7 ct/kWh 1,31 1,23
2010: 3,44 ct/kWh 2,05 1,23
2011: 5,21 ct/kWh 3,53 1,54
2012: 5,35 ct/kWh 3,59 1,54
2013: 7,27 ct/kWh 5,28 1,54
2014: 8,37 ct/kWh 6,24 1,54
2015: 8,05 ct/kWh 6,17 1,54
2016: 8,55 ct/kWh 6,35 1,54
2017: 9,07 ct/kWh 6,88 1,54
*Offshore-Haftungsumlage 2015/17 wegen Nachverrechnung negativ
Stand: 02/2017
Bild 2: Steuern und Abgaben für die Industrie
Durchschnittliche Steuern und Abgaben für die Industrie in ct/kWh 2006 bis 2017.
Jahresverbrauch 160 000 bis 20 Mio. kWh (Mittelspannungsseitige Versorgung,
Abnahme 100 kW/1.600 h bis 4.000 kW/5.000 h)
Quelle: VEA, BDEW
Beispiel bei 20 GWh Stromverbrauch/a:
EEG-Umlage 2017 (voll): 1.376.000 €
EEG-Umlage 2017 (entlastet): 330.240 €
Differenz: 1.045.760 €
Kennzahlen bei 20 GWh Stromeinsatz/a:
Umsatz: 50.000.000 €
Gewinn (2 % Rendite): 1.000.000 €
Bei voller EEG-Umlage kein Gewinn!
Tabelle: EEG-Umlage (Zahlenbeispiel)
Quelle: IMU
Die Politik ist ge for dert, die Massiv um for mung als wichtiges
Glied der inno va tiven Wert schöpfungs kette Stahl in
Deutschland zu er hal ten. Dafür müssen drin gend die Wett bewerbs
nach teile der energie poli tischen Kosten und Un sicherheiten
be sei tigt werden.
Lesen Sie zum Thema auch unseren Beitrag „Energie poli
tische Forderung an die nächste Bundesregierung“ auf
Seite 24.
54
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

KOMMENTAR
Integrative Werkstofsimulation
im Kontext der Massivumformung
AUTOREN
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math.
Ulrich Prahl
ist Gruppen leiter „Integrative
Werkstoff simulation“ am Institut
für Eisen hütten kunde (IEHK)
der RWTH Aachen und
ab Oktober 2017 Professor
für Umform technik an der
TU Bergakademie Freiberg
Prof. Dr.-Ing.
Prof. E.h. mult.
Rudolf Kawalla
ist Direktor des Instituts
für Metall formung (imf) der
TU Berg akademie Freiberg
Die Massiv um formung metallischer Bau teile ist in mehrstufige
Prozessketten eingebunden, die mit dem Abguss von
Brammen begin nen, mehrere kombinierte Umform- und Wärmebehandlungs
schritte be inhalten und mit Finishing-Operationen
enden. Entlang der Produktionskette ändern sich für den Werkstoff
sowohl Eigenschaften als auch Anforderungen maßgeblich.
Insbesondere zur Fertigung komplexer Bauteile mit lokal optimierten
Eigenschaftsverteilungen zielen aktuelle Entwicklungen
auf eine ganzheitliche Betrachtung der gesamten Prozesskette
ab. Neben der Prozesskettenverkürzung geht es um einen reduzierten
Werkstoffverbrauch und die Einstellung maßgeschneiderter
Eigenschaften.
In der Massiv um for mung spielt somit der Werk stoff eine zen trale
Rolle. Neben der geometrischen Formgebung ist er der Garant
für ein anspruchsvolles Anforderungsprofil und eine kosteneffiziente
Produzierbarkeit. Ein hochwertiger Werkstoff ist eine
wertvolle Ressource und soll ohne Verlust eingesetzt werden,
was robuste und optimierte Prozesse erfordert.
Die Digitalisierung der Produktion (Stichwort Industrie 4.0) gilt
als zentraler Schlüssel zum Sicherstellen der Wettbewerbsfähigkeit.
Im Kontext der digitalen Produktion ist die numerische Simulation
als Werkzeug zum Prozess- und Werkzeugdesign über die
gesamte Prozesskette in der Fertigung nicht mehr wegzudenken.
Die FEM (Finite-Elemente-Methode) ist die übliche Metho dik der
Wahl und hat sich im in dustrie llen Um feld bei großen und auch
in klein- und mittelständisch geprägten Betrieben fest etabliert.
Eine besondere Herausforderung bei der Anwendung der FEM
sind immer die Werkstoffkennwerte, die prozessangepasst und
ausreichend exakt das Werkstoffverhalten beschreiben sollen.
Traditionell werden Fließkurven genutzt, die in Abhängigkeit von
Temperatur und Dehnrate als Input für die Simulation zur Verfügung
gestellt werden. Zudem werden Kennwerte benötigt, die die
Gefügeentwicklung entlang der Prozesskette mit verschiedenen
Umformverfahren beschreiben. Neue Schmiedewerkstoffe wie
zum Beispiel Stähle mit TRIP-Effekt oder bai ni ti schen Phasenanteilen
zeigen komplexe Abhängigkeiten des Gefüges von Herstellungsparametern
und damit der Eigenschaften von der Prozess
führung, die erst durch eine Be schreibung der Ge füge entwicklung
nachvollziehbar und steuerbar sind.
Die integrative Werkstoffmodellierung zielt auf die Beschreibung
der Entwicklung des Gefüges in allen für eine bestimmte Anwendung
relevanten Längenskalen. Durch die gezielte Beschreibung
vom Pro zess über das Ge füge zur Eigen schaft können
mehrstufige Prozessketten mit engen Toleranzen entwickelt und
werkstoffabhängig optimiert werden. Gerade die aktuellen Entwicklungen
im Bereich Industrie 4.0 eröffnen hier neue Anwendungen
und Po tenziale zur Steigerung der Innovations fähigkeit.
Aber auch die integrative Werkstoffmodellierung benötigt physikalisch-chemische
Eingabedaten. Die Zielvision muss es sein,
dass diese Kennwerte aus den Daten abgeleitet werden können,
die im Kontext der Industrie 4.0-Implementierung produktionsseitig
abfallen. Diesen Datenschatz so aufzubereiten, dass er
gleichzeitig eine effiziente Produktion ermöglicht und auch für
die Weiterentwicklung neuer Werkstoff- und Prozesslösungen
ge nutzt wer den kann, ist eine Auf gabe, die sich vor allem durch
eine enge Kooperation zwischen Industrie und Hochschulen
lösen lässt.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 55

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Simulative Betrachtung von
Prozessketten in der Fertigung
Im Pro dukt ent stehungs pro zess kom men si mu lations ge stützte Ana ly sen zur Aus le gung
von Bau teilen und Pro duk tions an lagen, Werk zeugen und Pro zes sen zum Ein satz. Auch
wenn die heute mög lichen Si mu lations tech niken mittler weile die Be trach tung der ge samten
Pro zess kette für alle Pro duktions schritte er mög lichen, wird dies in der In dus trie nur
äußerst sel ten an ge wen det. Im Fol gen den wird das Po ten zi al der Pro zess ket ten mo del lierung
ex em pla risch vor ge stellt.
56 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
AUTOREN
Eric Segebade, M.Sc.
ist akademischer Mitarbeiter
im Team Zerspanung des
Forschungsbereichs Fertigungsund
Werk stoff technik am wbk
Institut für Produktionstechnik
des Karlsruher Instituts für
Technologie (KIT)
Dipl.-Ing.
Michael Gerstenmeyer
ist Teamleiter Zerspanung des
Forschungsbereichs Fertigungsund
Werk stoff technik am wbk
Institut für Produktionstechnik
des Karlsruher Instituts für
Technologie (KIT)
Dr.-Ing.
Frederik Zanger
Prof. Dr.-Ing. habil.
Volker Schulze
ist Oberingenieur im Forschungsbereich
Fertigungs- und Werkstoff
technik am wbk Institut für
Pro duktions technik des Karlsruher
Instituts für Technologie (KIT)
ist Institutsleiter des For schungs bereichs
Ferti gungs- und Werk stoff technik am
wbk Institut für Pro duktions technik und
Mitglied der Kollegialen Institutsleitung des
Forschungsbereichs Werkstoffkunde am
Institut für angewandte Materialien des
Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
Bei der Herstellung metallischer Bauteile kann die Prozesskette
aus einer Vielzahl von Prozessen, beginnend zum Beispiel beim
Umformen bis hin zum Surface Finishing von Funktionsflächen,
bestehen. Dabei können sich die Bauteilzustände durch hohe
mechanische und thermische Belastungen in den jeweiligen
Prozessschritten maßgeblich ändern und die folgenden Prozessschritte
hinsichtlich ihrer resultierenden Bauteilzustände nachhaltig
beeinflussen. Diese Änderungen wirken sich insbesondere
auf Randzonenzustände wie Eigenspannungen oder Verfestigungen
und Phasenanteile und -verteilungen oder Änderung
des Ge füges aus. Mit Hilfe neuer Kennt nisse über die Wechselwirkungen
zwischen Prozessen und Bauteilen können bereits
mittels der FEM-Simulation die Eigenschaften von Bauteilen zunächst
vorausgesagt und später im Prozess gezielt eingestellt
werden. Hierbei stehen besonders die gennanten Charakteristika
der Bauteilrandzonen, wie Eigenspannungsverteilungen im
Fokus. Diese üben einen gro ßen Ein fluss auf die Eigen schaften
bei schwingender oder tribologischer Beanspruchung aus. Die
definierte Erzeugung von Bauteilrandzonen, aber auch die schädigungsarme
Bearbeitung spielen dabei eine große Rolle.
Sowohl in der industriellen Anwendung als auch in aktuellen Forschungsvorhaben
haben sich in den Prozessschritten vom Gießen
bis hin zum Sur face Finishing von Funk tions flächen je weils
spezielle FEM-Simulationen etabliert. Industriell weit verbreitet
ist unter anderen die Umformsimulation mit anschließender
Wärmebehandlung bezie hungsweise die Simulation von mechanischen
Fügeverbindungen. Hier werden Gesenke, Matrizen
oder Tiefziehwerkzeuge hinsichtlich der optimalen Materialausnutzung,
Faltenbildung oder auch des Werkzeugverschleißes bereits
detailliert simulativ untersucht. Die Zerspanung oder auch
mechanische Oberflächenbehandlung, die sich im Vergleich zur
Umformtechnik durch hohe Scherverformungen bei Dehnraten
bis zu Größenordnungen um 10 6 1/s aus zeichnen und in aller
Regel als letzte Schritte einer Pro zess kette die finalen Oberflächenzustände
erzeugen, werden dagegen im Wesentlichen
forschungsseitig auf einem hohen Detaillierungsgrad mittels
FEM-Simulationen untersucht. Hierbei stehen die resultierenden
Bauteilrandzonenzustände nach der Zerspanung im Fokus, was
sich unter dem Be griff „Surface Engineering“ zu sammen fassen
lässt. So kann es beispielsweise bei der Zerspanung höherfester
Stahlwerkstoffe prozess- und parameterbedingt zur Phasenumwandlung,
das heißt Ausbildung von martensitischen Bauteilrandschichten
kommen. Diese Randschichten zeichnen sich
durch eine hohe Härte, Sprö dig keit und Riss an fäl lig keit aus. Simulativ
wurde am Beispiel 42CrMo4 gezeigt, dass eine Erhöhung
der Schnittgeschwindigkeit bei gleicher Zustellung zu martensitischen
Randschichten führt [1].
Auch das angewandte Kühlkonzept kann simulativ bewertet
werden. So führt beispielsweise der Einsatz von Minimalmengenschmierung
zu geringeren Temperaturen und wirkt sich
auf die sich aus bildende Rand zone aus [2]. Mit einem de fi nierten
Einsatz von Kühlkonzepten kann die Phasenumwandlung
in den Randzonen im Vergleich zur Trockenbearbeitung vermieden
werden, indem die Prozesstemperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur
gehalten wird [3]. Eine weitere Zielgröße
ist die Bildung einer reibungsarmen und verschleißresistenten,
teils nanokristallinen Mikrostruktur in der Randschicht nach der
Zerspanung oder auch mechanischen Oberflächenbehandlung.
Die simulative Analyse dieser Prozesse hat gezeigt, dass die Ausprägung
nanokristalliner Randschichten neben den Prozessparametern
wie Vorschub und Drehzahl auch von der Schneidkantenmikrogeometrie
abhängt [4-5].
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 57

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Bild 1: Modellierung der Prozessschritte für die Flanschfertigung
Der derzeitige Trend der ganzheitlichen Betrachtung der Prozesskette
eines Bauteils rückt insbesondere bei der Fertigung
komplexer Bauteile zunehmend in den Vordergrund. Dies wurde
beispielsweise am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im
Rahmen des von der DFG geförderten Graduiertenkollegs 1483
be trach tet, das be reits im Jahr 2009 be gann [6]. So wohl die Umformung
in Kombination mit der Wärmebehandlung als auch die
Zerspanung beziehungsweise mechanische Oberflächenbehandlung
haben oftmals gemein, dass bei der Prozesssimulation
von idealisierten Randbedingungen ausgegangen wird. Die sich
aus der gesamten Prozesskette ergebende Bauteilhistorie wird
dabei in der Regel nicht berücksichtigt.
So ausgelegte Bauteile zielen meist auf wenige Prozessschritte
wie beispielsweise Schmieden und Wärmebehandlung ab. Nachfolgende
Bearbeitungsschritte finden dabei kaum Beachtung.
Insbesondere die Zerspanbarkeit sowie der Spanfluss stellen
bei den für das Schmieden optimierten Werkstoffen eine Herausforderung
in der Zerspanung dar. Einige dieser Werkstoffe
gelten in diesem Kontext als schwer zerspanbar und stellen
hohe An sprüche an die Werk zeuge und Prozess führung. Die
ganzheitliche Auslegung von schmiedbaren und zerspanbaren
Werkstoffen kann durch Prozesskettensimulationen erheblich
erleichtert werden. In der folgenden exemplarisch dargestellten,
simulativ durchgeführten Prozesskette, bestehend aus Massivumformung,
anschließender Wärmebehandlung sowie einer spanenden
Endbearbeitung von Funktionsflächen, wird der Einfluss
der Bauteilhistorie eindrücklich dargestellt.
Bild 2: Simulativ betrachtete Prozesskette be ste hend aus Schmieden,
Wärmebehandlung, Schruppen und Schlichten
SIMU LATIONS AUFBAU UND RAND BE DINGUN GEN
Grundlage der Simulation einer Prozesskette ist der Ergebnisübertrag
zwischen den einzelnen simulierten Prozessschritten.
Dies ist derzeit mit mehreren kommerziell erhältlichen Softwarepaketen
möglich. Für die hier vorgestellte, ausschließlich simulativ
betrachtete Prozesskette, wurde die Software Simufact Forming
mit dem primären Ziel verwendet, das Potenzial der Darstellung
von Prozessketten in Simulationen aufzuzeigen. Zu diesem
Zweck wurde an die Simu lation des Gesenk schmie dens eines
Flan sches aus dem Ver gütungs stahl 42CrMo4 mit 30 cm Durchmesser
eine zweistufige Wärmebehandlung, bestehend aus
Här ten in Öl und An lassen, an ge schlossen (Bild 1). Die Wärmebehandlung
erfolgte direkt aus der Schmiedewärme. Darauf
folgend wurde die spanende Endbearbeitung in zwei Schritten
bestehend aus Schruppen (hohe Schnittgeschwindigkeit und
Zustellung, großer Kantenradius) und Schlichten (niedrigere Geschwindigkeit
und Zustellung, kleiner Kantenradius) unter Berücksichtigung
der vorangegangenen Ergebnisse simuliert.
Als Ergebnisgröße wurde die resultierende Eigenspannung in
tangentialer Richtung gewählt. Die Prozesskette ist schematisch
in Bild 2 dargestellt. Als Vergleichsgröße dient eine jeweils
identische Simulation ohne Berücksichtigung der Bauteilhistorie.
Alle Simulationen wurden in 2D durchgeführt, wobei für
den Schritt von Wärmebehandlung zu Zerspanung eine Änderung
der Betrachtungsebene realisiert wurde, indem das
Bauteil tangential ausgetragen und dann erneut auf Ebene in
Austragungsrichtung vereinfacht wurde. Die weiteren Randbedingungen
wie Materialmodell, Reibung und Wärmeübergänge
wurden für das Gesenkschmieden und Wärmebehandeln der
Programmdatenbank entnommen: mittlere Schmiermittelmenge
beim Schmie den, Ab küh len in Öl (45 °C) und an Luft (20 °C) mit
temperaturabhängigen Wärmeübergangskoeffizienten. Die Zerspanungssimulationen
wurden analog zu den in [4] veröffentlichten
Arbeiten modelliert.
ERGEBNISSE UND BEWERTUNG
Die den Simulationen entnommenen Tangentialspannungen
sind für sämt liche Pro zess ketten schritte in Bild 3 ge zeigt. Es ist
durchweg eine deutliche Abweichung zwischen der einzelnen
Prozesssimulation (schwarz) und der verketteten Prozesssimulation
(blau) zu sehen. Für die gezielte Auslegung der Randschichteigenschaften,
also das Surface Engineering von Funktionsflächen
ganzer Bauteile, ist es also von entscheidender
Bedeutung, die gesamte Prozesskette zu berücksichtigen.
Die hier beispielhaft simulierte Prozesskette beinhaltet zum jetzigen
Zeitpunkt noch eine Reihe von Vereinfachungen, welche für
die tatsächliche Betrachtung einer solchen Prozesskette nicht
getroffen oder berücksichtigt werden sollten. Der notwendige
Skalenwechsel zwischen Wärmebehandlungssimulation und
Zerspanung ist signifikant hinsichtlich der Randbedingungen
des Bauteils, welche die Ergebnisse beeinflussen können. Zudem
führt die Vereinfachung zum 2D-Fall zu weiteren Unsicherheiten
bezüglich der Realsituation und verhindert die Betrachtung
des gesamten Bauteils sowie des Realprozesses Drehen.
Die Vereinfachung zum 2D-Fall in der Zerspanungssimulation
ist nur dann valide, wenn bereits Analogieversuche mit Drehversuchen
korreliert wurden, um die Ergebnisse der 2D-Simulation
58
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Bild 3: Tangentiale Spannungen für jeden Prozessschritt, aufgetragen auf die Bauteiltiefe
Bilder: Autoren
besser einordnen zu können. Je nachdem, wie routiniert solche
Simulationen durchgeführt werden – und welche Hardware zur
Verfügung steht – stellt dies eine Zeit- und Kostenersparnis
gegenüber einer ausreichend fein aufgelösten 3D-Simulation
der Drehbearbeitung des Flansches dar.
ZUSAMMENFASSUNG
In vielen Forschungseinrichtungen wie auch in vielen Unternehmen
betrachten Prozessingenieure in der Simulation vorrangig
Prozesse, welche von je her eng miteinander verbunden sind.
So wird auch bei der Umformung die Wärmebehandlung simuliert,
während im Bereich der Zerspanung die mechanische Oberflächenbehandlung
Beachtung findet.
Ein tiefgehender Austausch zwischen den Disziplinen ist selten,
obwohl in der ganzheitlichen Betrachtung von Prozessketten in
der Simulation großes Potenzial hinsichtlich der bedarfsgerechten
Auslegung von Bauteileigenschaften besteht. Insbesondere
die Wechselwirkung aus Zerspanbarkeit und resultierendem
Werkzeugverschleiß wird in der industriellen Anwendung im Kontext
des Surface Engineering von Funk tions flä chen wenig Beach
tung ge schenkt. Das liegt auch daran, dass durch den hohen
Anspruch an Detailgenauigkeit die Zerspanungssimulation nicht
routiniert auf Bauteilebene angewendet wird. Obwohl in der Forschung
dieser Fragestellung intensiv nachgegangen wird, beinhaltet
der Fokus nicht flächendeckend den Prozesskettengedanken.
Bei Neuentwicklungen wird zunehmend vor dem Prototyping zunächst
die Prozesskette simulativ abgebildet, um neben den resultierenden
Bauteilzuständen und -eigenschaften die notwendige
Anlagentechnik sowie Prozesszeit vorauszusagen und in
den Produkt entstehungsprozess mit einzubeziehen. Dabei geht
es nicht nur um die in diesem Bei trag de mons trierte Ver kettung
von Umformen, Wärmebehandeln und Zerspanung, sondern
auch um das Einbeziehen der additiven Fertigung, des Fügens
und der mechanischen Oberflächenbehandlung in die Prozesskette.
Notwendig ist aus Sicht der Autoren das Zusammenrücken
der Dis zi plinen auf simula tiver Ebene, nicht zu letzt um Mo dellierungstechniken
auszutauschen. Beispielsweise bietet die Materialmodellierung
der Zerspanung Lösungen für Problemstellungen
des Hochgeschwindigkeitsformens und könnte von der
in der Umformsimulation routiniert durchgeführten Gefüge- und
Phasenumwandlungsmodellierung profitieren.
[1] Schulze, V.; Michna, J.; Zanger, F.; Faltin, C.; Maas, U.; Schneider, J. (2013): Influence of cutting parameters, tool coatings and
friction on the process heat in cutting processes and phase transformations in workpiece surface layers, Journal of Heat
Treatment and Materials 68, pp. 22 – 31
[2] Schulze, V.; Michna, J.; Schneider, J.; Gumbsch, P. (2011): Modelling of cutting induced surface phase transformations considering
friction effects, in Procedia Engineering 19, pp. 331 – 336
[3] Bollig, P.; Faltin, C.; Schießl, R.; Schneider, J.; Maas, U.; Schulze, V. (2015), In Procedia CIRP 31, pp. 142 – 147
[4] Segebade, E.; Zanger, F.; Schulze, V. (2016): Influence of different asymmetrical cutting edge microgeometries on surface
integrity, In Procedia CIRP 45 pp. 11 – 14
[5] Gerstenmeyer, M.; Ort, B.; Zanger, F., Schulze, V. (2017), Influence of the cutting edge microgeometry on the surface integrity
during mechanical surface modification by Complementary Machining, In Procedia CIRP 45, pp. 55 – 60
[6] Schulze, V.; Pabst, R. ; Meier, H. (2009): Simulation von Prozessketten in der Fertigung, Jahresmagazin Ingenieurwissenschaften
Werkstofftechnik, Band 11, S. 90 – 93
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 59

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Partielle belastungsgerechte
Verschleißschutzmaßnahmen
für Schmiedegesenke
Die An for de rungen an Verschleiß schutz behandlungen für hoch belastete
Schmiede gesenke sind ebenso viel fältig wie komplex. Die
isolierte Betrachtung von Ober flächen- und Rand schicht ein flüssen
ist richtungs weisend für die darau folgende Umsetzung von Maßnahmen
im in dustriellen Ein satz. Die Wirtschaftlichkeit der partiellen
Behandlungsstrategien muss jedoch im Einzelfall nachgewiesen
werden.
60 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
AUTOREN
Prof. Dr.-Ing.
Bernd-Arno Behrens
Dipl.-Ing.
Kai Brunotte
leitet das Institut für
Umformtechnik und Umformmaschinen
(IFUM) der
Leibniz Universität Hannover
ist stellvertretender
Oberingenieur am Institut
für Umformtechnik und
Umformmaschinen (IFUM) der
Leibniz Universität Hannover
Dipl.-Ing.
Hanno Paschke
Markus Mejauschek,
M. Sc.
ist wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Fraunhofer-
Institut für Schicht- und
Oberflächentechnik (IST)
in Dortmund
ist wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Fraunhofer-
Institut für Schicht- und
Oberflächentechnik (IST)
in Braunschweig
Schmiedegesenke unterliegen prozessbedingt überlagerten
Beanspruchungskollektiven, welche die erzielbaren Werkzeugstandmengen
begrenzen [1, 2]. Vorherrschende, meist zyklische
Beanspruchungen finden sich in sehr hohen Prozesstemperaturen,
einer hohen Temperaturwechselbeanspruchung sowie
hohen mechanischen Kräften, die insgesamt vielfältige Verschleißmechanismen
verursachen [3]. Vorhergehende Arbeiten
haben gezeigt, dass bei Schmiedegesenken in Abhängigkeit
der lokal vorherrschenden Beanspruchungen sehr unterschiedliche
Verschleißmechanismen auftreten [4, 5]. Aufgrund des
unterschiedlich ausgeprägten Belastungskollektivs kann durch
die Anwendung global applizierter Behandlungen in einzelnen
Gesenkbereichen eine deutliche Verschleißreduzierung erzielt
werden, während in anderen Be reichen oftmals nur geringe bis
gegenteilige Effekte nachweisbar sind.
Aus diesem Grund wurden lokal applizierte Ober flächen- und
Randschichtmodifikationen entwickelt und validiert. Die Entwicklung
erfolgte auf Basis von Modellwerkzeugen, welche die
Hauptbeanspruchungsarten möglichst isoliert abbilden. Durch
eine Verschleißanalytik an vergüteten Werkzeugen konnten
Anforderungen an wirksame Behandlungsansätze definiert
und als Ausgangsbasis für die anschließende Entwicklung herangezogen
werden. Das Einsatzverhalten der Behandlungen
wurde anhand von Serienschmiedeversuchen auf einer automatisierten
Exzenterpresse eindeutig charakterisiert und jeder Beanspruchung
eine geeignete Verschleißschutzbehandlung zugeordnet.
Die Übertragbarkeit partieller Behandlungsstrategien
in die industrielle Praxis wurde abschließend durch Industrieversuche
sichergestellt.
ENT WICKLUNG BE LASTUNGS SPE ZIFISCHER MODELL PRO-
ZESSE UND LOKALER BE LASTUNGS GE RECHTER BE HAND-
LUNGS STRATEGIEN
In Modellgesenkgeometrien wurden die Beanspruchungsarten
Überhitzung, Abrasion sowie mechanische Rissbildung
Bild 1: Entwickelte Modellgesenke für die Validierung belastungsangepasster
Behandlungen
möglichst isoliert abgebildet. Eine vollständige Isolation einzelner
Beanspruchungen ist in einem Schmiedeprozess nicht
möglich, da es zum Beispiel aufgrund der hohen Rohteiltemperaturen
stets zu einem ther mischen Ein trag in das Werk zeug
kommt. Dennoch kann durch angepasste Prozessführung sowie
konstruktive Maßnahmen die gewünschte Beanspruchung
gegen über allen anderen maxi miert werden. Auf Basis um fangreicher
Studien wurden charakteristische Gestaltungsmerkmale
zusammengefasst und die ausgelegten Modellprozesse anschließend
in FE-basierten Iterations schleifen optimiert (Bild 1).
Die an schließend am Institut für Umformtechnik und
Umformmaschienen (IFUM) durchgeführten Serienschmiedeversuche
lieferten Eingangsgrößen für die Entwicklung geeigneter
Behandlungen. Bei den Versuchen zum tribologisch
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 61

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
ist durch die Abnahme der Nitrierhärtetiefe gekennzeichnet. Ein
Übergangsbereich gleichartiger Nitrierungen ist dagegen unter
dem Lichtmikroskop nicht festzustellen.
Für die weiter füh renden Unter suchungen wurde eine zu sätzliche
CrVN-Hart stoff schicht mit einer Schicht dicke von 3 bis 5 µm
appliziert [6].
EINSATZVERHALTEN IM SERIENSCHMIEDE PROZESS
Alle am Institut für Schicht- und Ober flächen technik (IST) behandel
ten Schmiede ge senke wurden am IFUM im Serienschmiedeprozess
eingesetzt und durch prozessbegleitende
zerstörungsfreie und zerstörende Analysen nach Erreichen des
Standmengenkriteriums charakterisiert. An tribologisch belasteten
Gesenken konnten deutliche Zusammenhänge zwischen
NHT und Verschleißverhalten ermittelt werden.
Bild 2: Metallografische Schliffbilder und Mikrohärtetiefenverläufe
unterschiedlicher Nitrierungen (Werkstoff 1.2343)
be las teten Gesenk konnte nach gewiesen werden, dass sich
zwar eine ther misch be ein flusste Zone mit einer Tiefe von zirka
400 µm aus bildet, die Rand schicht schädigungen jedoch auf die
ober flächen nahen Be reiche bis zirka 100 µm re duziert bleiben.
Bei hoher thermischer Beanspruchung werden Nitrierungen
mit deut lich höherer Nitrier härte tiefe (NHT) benötigt, um die
auftretenden plastischen Deformationen infolge thermischer
Entfestigung zu verhindern. Als Zielvorgabe für die Entwicklung
lokaler Be hand lungen wurden am Fraunhofer Institut für Schicht
und Ober flächen technik (IST) daher NHT von 70 bis 500 µm in
Kombination mit einer Verschleißschutzschicht in einer so genannten
Duplex-Behandlung abgeleitet. Exemplarische Gefügeaufnahmen
im Querschliff sowie Mikrohärtemessungen entwickel
ter Behand lungen sind in Bild 2 dar gestellt. In Ab hängigkeit
der Nitrierprozessparameter lassen sich die erreichbaren
NHT sowie der Härte gradient variieren. Durch eine Prozess zeit
von 64 Stunden in einer 80-prozentigen Stickstoffatmosphäre
bei 560 °C lässt sich zum Bei spiel eine 500 µm tiefe Ni trie rung
erreichen (Bild 2, unten links).
Weiterhin wurde in Untersuchungen der Übergangsbereich
partieller Nitrie rungen un ter sucht. Partielle Nitrie rungen können
sowohl durch mechanische Ab deckungen als auch Mas kierung
mit diffusions hemmenden Pasten reali siert werden. Der dabei
entstehende Transientenbereich unterschiedlicher Nitrierungen
In einer ersten Versuchs reihe wurden die Werk zeuge zunächst
partiell be handelt, indem je eine Werk zeug hälfte mit einer
schwachen und die andere mit einer stärkeren Nitrie rung
(jeweils mit und ohne Be schichtung) be handelt wurde. Die Analyse
zur festgelegten Standmenge von 500 Schmiedezyklen
ergab, dass der Ver schleiß der duplex-behan delten Ge senke
unabhängig von der gewählten Nitrierung stets geringer ist
als der nitrie rter Ge senke. Dies ist auf die höhere Ab rasions beständigkeit
der applizierten Beschichtungen zurückzuführen.
Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dass der Transientenbereich
zwischen den unterschiedlichen Behandlungen auch im
Serienschmiedeprozess keine Probleme bereitet. Eine eindeutige
Aussage zur Wahl der Nitrierung bei hoher tribologischer
Beanspruchung war aufgrund der geringen Unterschiede nicht
möglich, weswegen eine zweite Versuchsreihe duplex-behandelter
Ge senke bis zur Stand menge von 2.000 Schmiede zyklen
durch ge führt wurde. In Bild 3 ist der Ver lauf der auf ab rasiven
Abtrag zurückzuführenden mittleren negativen Geometrieabweichung
im Verlauf der Schmiedezyklen dargestellt.
Es ist zu er kennen, dass die ne gative Geo metrie ab weichung
mit zu nehmender Nitrierinten sität zu nimmt und der Ver schleißfort
schritt nach etwa 500 Schmiede zyklen an steigt, während
der des ver güteten Re ferenz gesenks nahezu linear zu nimmt.
Im Ver gleich zur ver güteten Referenz konnten die Ver schleißbeträge
nach 2.000 Schmie de zyklen um den Faktor 7 ver ringert
werden. Auch die Unter schiede der ein zelnen Behand lungen
unter ein ander er mög lichen eine ein deutige Bewer tung. Die
Gründe für den ein setzen den stär keren Ver schleiß fort schritt
nach 500 bis 1.000 Schmie de zyklen liegen in der star ken Riss bildung
höherer NHT be gründet. Wäh rend bei geringer NHT lediglich
feine Risse sowie leichte Riefen in Material fluss richtung
62
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

Referenz vergütet
Schwache Nitrierung 520 °C; 70 µm
Starke Nitrierung 520 °C; 200 µm
Starke Nitrierung 560 °C; 200 µm
Langzeit-Nitrierung 520 °C; 500 µm
Langzeit-Nitrierung 560 °C; 500 µm
Bild 3: Negative Geometrieabweichung duplex-behandelter Gesenke im Verlauf von 2.000 Schmiedezyklen
Bilder: Autoren
zu erkennen sind, kommt es bei höheren NHT zu einem Auswaschen
der Risse. Die ent ste henden Schicht defekte wirken
ver schleiß initiierend und be günstigen den ab ra siven Ver schleiß,
wes wegen bei tri bo logischen Be las tungen eine geringe NHT in
Kom bi nation mit einer Be schich tung ziel führend ist. Auch an
den vorwiegend thermisch belasteten Gesenken konnte das
Einsatzverhalten unterschiedlicher Nitrierungen bewertet und
geeignete Behandlungsansätze herausgearbeitet werden. Es
kamen eben falls Nitrie rungen mit NHT von 70 bis 500 µm bis zu
einer Stand menge von 1.000 Schmiede zyklen zum Ein satz. Durch
die anschließend durchgeführten Untersuchungen konnte nachge
wiesen werden, dass erst eine Nitrie rung mit einer NHT von
500 µm die auftretenden plas tischen De for mationen wirkungsvoll
unter bindet (Bild 4). Die durch Mikro härte messungen nachgewiesene
thermische Entfestigung des Grundgefüges unterhalb
der Nitrierschicht begünstigt plastische Deformationen,
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 63

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Bild 4: Konturenvergleich (links) und makroskopische Verschleißdokumentation
(rechts) einer 200-µm- und einer 500-µm-Nitrierung nach 500 Schmiedezyklen
da die Nitrier schicht auf dem weicheren Gefüge durch lokales
Über schreiten der Fließ spannung ab gleitet. Dies ist sowohl im
Koordinatenvergleich (links) als auch in der makroskopischen
Aufnahme (rechts) der 200-µm-Nitrierung zu erkennen.
Erst eine Lang zeit-Nitrie rung mit einer NHT von 500 µm (Bild 4,
unten) verhindert eine Materialverschiebung im Bereich des
Dorn radius wirkungs voll, da sie den auftretenden ther mischen
Entfestigungen vollständig entgegenwirkt. Die Stabilisierung
des Radius geht jedoch einher mit einer starken Riss bildung.
Auch ein deformationsfreier abrasiver Abtrag des Gesenkdorns
kann durch die starke Nitrierung nicht vollständig verhindert
werden. Dies korreliert mit den Er geb nissen des tri bo logisch belasteten
Modellgesenks, wonach die entstehende Rissbildung
den abrasiven Abtrag begünstigt. Aufgrund der geringen Gleitwege
auf dem Dorn des ther misch be lasteten Ge senks ist der
abrasive Verschleiß dieses Bereichs verhältnismäßig gering. Es
überwiegt die stabilisierende Wirkung der tiefen Nitrierung und
die damit einhergehende Reduzierung der Gesamtverschleißerscheinungen,
weshalb in thermisch hochbelasteten Bereichen
ohne große Gleitwege eine möglichst hohe Nitrierhärtetiefe
gewählt werden sollte.
ERKENNT NIS TRANSFER AUF INDUS TRIELLE SCHMIEDE-
PROZESSE
Um die an den Instituten durchgeführten Untersuchungen auf
Schmiedeprozesse im industriellen Maßstab übertragen zu
können, wurden produktionsbegleitende Schmiedeversuche
durchgeführt. Hierfür wurde ein geeigneter Industrieprozess
ausgewählt und die Schmiedegesenke dieses zweistufigen
Prozesses umfassend charakterisiert. Auf Basis dieser Charakterisierung
wurde eine lokale Behandlungsstrategie abgeleitet
und auf jeweils vier Werk zeuge appli ziert, bevor diese re gulär in
der Pro duktion einge setzt wurden. Nach Erreichen der Standmenge
wurden diese ebenfalls untersucht und die Ergebnisse
einander gegenübergestellt. Durch den lokalen Behandlungsansatz
konnte die mittlere Standmenge der Vorgravur von durchschnitt
lich 3.000 auf 5.200 Schmiede zyklen und die der Fertiggravur
von 2.400 auf 3.200 Schmiede zyklen gestei gert werden.
Dies entspricht einer Standmengensteigerung von zirka 70
Prozent bei der Vor gravur be ziehungs weise knapp 30 Pro zent
bei der Fertig gravur und be stätigt das hohe Po tenzial lokaler
belastungsangepasster Behandlungen. Die bisherigen Ergebnisse
müssen nun in weiter führenden Versuchs reihen und über
einen längeren Zeit raum unter sucht werden, um ab schließende
Aussagen zur Wirtschaftlichkeit der Verschleißschutzbehandlung
treffen zu können.
FAZIT
Anhand ausgelegter Modellprozesse und experimenteller Untersuchungen
konnten die Anforderungen an belastungsgerechte
Verschleißschutzbehandlungen auf Basis von Oberflächenund
Randschichtmodifikationen definiert und entsprechend
entwickelt werden. Anschließend wurden die Behandlungen
in Serienschmiedeversuchen eingesetzt und anhand von umfangreichen
Analysen die bestmögliche Behandlung je Hauptbeanspruchung
herausgearbeitet. Weiterhin wurden Möglichkeiten
zur lokalen Appli kation und deren Ein fluss auf das Einsatz
ver halten unter sucht. Es konnte gezeigt werden, dass lokale
Behandlungen durch diffusionshemmende Pasten oder mechanische
Abdeckungen realisiert werden können und das Einsatzverhalten
nicht be einflussen. Weiter hin konnte sowohl der überwiegend
tribologischen als auch der überwiegend thermischen
Beanspruchung je eine geeignete Verschleißschutzmaßnahme
zugeordnet werden. Unter überwiegend tribologischer Beanspruchung
ist eine mög lichst geringe Nitrier härte tiefe in Kombi
nation mit einer Be schichtung zu wählen, da die ent stehende
starke Rissbildung hoher Nitrierhärtetiefen verschleißinitiierend
wirkt, während thermisch beanspruchte Bereiche eine hohe
Nitrierhärte erfordern, um der thermischen Entfestigung entgegen
zu wirken. Die starke Riss bildung ist in diesen Be reichen
nicht verschleißinitiierend, da die vorherrschenden Gleitwege
zumeist gering sind. Die Übertragbarkeit der entwickelten lokalen
Behandlungsstrategien auf die industrielle Praxis wurde
durch zusätzliche prozessbegleitende Industrieversuche
sichergestellt. Durch die lokale belastungsangepasste Behandlung
der Werkzeuge ist es möglich, die erreichbare Standmenge
deutlich zu steigern. Das Potenzial dieser Behandlungen
konnte heraus ge arbeitet werden, ist jedoch vom Einzelfall, das
64
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

heißt vom jeweiligen Gesenk beziehungsweise dessen Gravur
abhängig. Für die Beurteilung der Gesamtwirtschaft muss der
beschriebene Mehraufwand für die Oberflächenbehandlung
dem Gewinn durch die Standmengensteigerung gegenüber
gestellt werden.
Das IGF-Vorhaben „Realisierung partieller Ver schleiß schutzmaßnahmen
für Schmiedegesenke mit Hilfe belastungsspezifischer
Modellversuche“, IGF-Projekt Nr. 17951 N, der
Forschungsvereinigung Werkzeuge und Werkstoffe e. V.
(FGW), wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur
Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)
vom Bundes mi nisterium für Wirt schaft und Energie aufgrund
eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
gefördert. Der Schlussbericht des Projekts kann über die FGW
angefordert werden.
[1] Doege, E.; Behrens B.-A.: Handbuch Umformtechnik:
Grund lagen, Technologien, Maschinen, Springer Verlag, 2010
[2] Klümper-Westkamp, H.: Optimierung der Rand schicht zusam
men setzung durch Nitrieren von Warmarbeitsstählen
zur Steigerung der Werkzeuglebensdauer, Industrieverband
Massivumformung, 2009
[3] Gronostajski, Z.; Kaszuba, M.; Polak, S.: The failure
mechanisms of hot forging dies, Materials Science and
Engineering, 657, 2016, pp. 147 – 160
[4] Yilkiran, T.; Behrens, B.-A.; Paschke, H.; Weber, M.; Bräuer, G.:
The Potential of Plasma Deposition Techniques Processes
in the Application Field of Forging, Archives of Civil and
Mechanical Engineering, 12/2012, pp. 284 – 293
[5] Behrens, B.-A.; Yilkiran, T.; Paschke, H.; Weber, M.; Dültgen,
P.; Brand, H.: Weniger Gesenkverschleiß, Umformtechnik,
Ausgabe 3, 2012
[6] Paschke, H.; Yilkiran, T.; Lippold, L.; Brunotte, K.; Weber, M.;
Braeuer, G.; Behrens, B.-A.: Adapted surface properties of hot
forging tools using plasma technology for an effective wear
reduction, Wear 330 – 331, 2015, pp. 429 – 438
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 65

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Geometriebasierte
prozessbegleitende
Abweichungskompensation
Auf grund der Viel zahl kom plex wechsel wir ken der Ein fluss größen bei der Massiv um formung
er folgt die Werk zeug aus legung und -kon struk tion oft in mehre ren, auch ma nu ellen und erfah
rungs ba sierten Schrit ten. Durch den vor ge schla genen pro zess in te grier ten und rein
geo me trie ba sierten An satz ist es mög lich, die Werk zeug aus le gung und -kon struktion zu
sys te ma ti sieren und zu auto ma ti sie ren.
66
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
AUTOREN
Matthias Eder,
M.Sc.
Christoph Hartmann,
M.Sc.
Prof. Dr.-Ing.
Wolfram Volk
ist wissenschaftlicher Mitar
beiter am Lehr stuhl für
Um form technik und Gießereiwesen
der Technischen
Universität München
ist wissenschaftlicher Mitar
beiter am Lehr stuhl für
Um form technik und Gießereiwesen
der Technischen
Universität München
ist Ordinarius des Lehrstuhls
für Umform technik und Gieße
rei wesen der Technischen
Universität München
Die Auslegung und Konstruktion von Gesenken für die Massivumformung
stellt sich als Aufgabe von besonderer Komplexität
dar. Die Wechselwirkungen des thermo-elastisch-plastischen
Materialverhaltens während der Deformation sowie des Werkzeug-Werkstück-Systemverhaltens
erlauben in vielen Fällen
keine ausreichend präzise numerische Abbildung des Prozesses
und somit eine nur unzureichend robuste und stabile Detektion
von Prozessfenstern. Dies bedingt einen erhöhten Bedarf
an prototypischen Werkzeugen und einen gesteigerten Kontrollaufwand
im Prozess. Die digitale beziehungsweise numerische
Unterstützung der Auslegungs- und Konstruktionsprozesse
in der Massivumformung findet derzeit in keiner ganzheitlichen
Umgebung statt, sondern gliedert sich in eine konstruktive
sowie eine simu lative Seite. Die auf Simu lationser gebnissen
basierende, geometrische Werkzeuganpassung beinhaltet
derzeit aufgrund dieser Trennung aufwendige manuelle Rekonstruktionsprozesse
zwischen diskreten Ergebnis- und Messdaten
sowie parametrischen CAD-Daten. Daraus resultiert,
dass die Auslegung neuer Massivumformprozesse gegenwärtig
mitunter zu einem wesentlichen Anteil manuell und im Trialand-Error-Verfahren
erfolgt, was lange Entwicklungszeiten verbunden
mit hohen Kos ten nach sich zieht.
PROBLEMSTELLUNG UND ZIELSETZUNG
Aufgrund der hohen Komplexität sind bei der Auslegung der
Prozesse häufig mehrere Iterationen notwendig, um Abweichungen
am Bau teil zu kom pen sieren [1]. Drei Kern as pekte sind
für die Effektivität und Effizienz einer Abweichungskompensation
von entscheidender Bedeutung:
• Separierung von deterministischen und stochastischen
Abweichungen
• datenbasierte Systematik bei der Modifikation der Werkzeuggeometrie
• Überführung diskreter Werkzeuggeometrie in parametrisierte
Konstruktionsdaten
Die Modifikation der Werkzeuggeometrie basiert derzeit auf
unterschiedlichen Herangehensweisen, die sich zumeist auf
Erfahrungswissen des Unternehmens beziehungsweise jedes
einzelnen Handelnden stützen. Eine grundlegende Herausforderung
ist die Analyse eines Bauteils mit Maßabweichungen
und die punktweise Eins-zu-Eins-Zuordnung zwischen Werkzeuggeometrie
und gefertigtem Bauteil. Sämtliche existierende
Ansätze arbeiten dabei ohne einen systematischen und eindeutigen
mathematischen Zusammenhang zwischen materiellen
Punkten des Werkzeugs und entsprechenden Punkten auf dem
Bauteil. Die auftretenden Abweichungen am Bauteil werden in
der jeweiligen Iteration folglich in nicht eindeutiger unsystematischer
Weise in eine Modifikation des Werkzeugs übersetzt.
Selbiger Aspekt bedingt ebenfalls, dass eine Überführung der
diskreten Werkzeuggeometriedaten, abgeleitet aus diskreten
Bauteildaten (Simulationsergebnis oder Realmessung), in eine
parametrisierte Konstruktion nur schwer möglich ist.
Ziel einer durch den Industrieverband Massivumformung e. V.
finanzierten Vorstudie war es, einen allgemeingültigen systematischen
Ansatz aufzuzeigen, welcher sowohl die komplexen
Wechselwirkungen im Prozess als auch die Problematik der
Geometrierückführung in den parametrisierten Raum berücksichtigt.
LÖSUNGSANSATZ UND VORGEHENSWEISE
Der er arbe itete alter na tive Model lierungs an satz rekru tiert sich
aus einer aus schließ lich geo me trischen Heran gehens weise,
welche die Ba sis der All gemein gültig keit bil det. Kern ele mente
bilden einer seits die Mög lich keit der ein deu tigen Zu ord nung
dis kreter Daten auf para me tri sierte Be schrei bungen von Werkzeug
und Bau teil auf Ba sis einer Kontroll punkt dar stellung
sowie ande rer seits daraus ab ge lei tet eine sys te ma tische Vorgehens
weise bei der Kom pen sation, wie sie sche ma tisch in
Bild 1 dar gestellt ist [2, 3]. Hier für werden in der Kon struk tion
für das Bau teil im CAD-Um feld so genan nte Kontroll punkte
auf der Soll geo metrie defi niert. Iden tische ma te rielle Punkte
werden eben falls im CAD-Um feld auf der Werk zeug ober fläche
identi fi ziert, wo durch sich Paare von Kon troll punkten auf Bauteil
und Werk zeug er ge ben. Die Kontroll punkte die nen als
Stütz ele mente für eine äqui va lent para metri sierte Flächenre
präsen tation des Bau teils und des Werk zeugs, die eine ein­
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 67

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Kontrollpunktdefinition
Systematische Abweichungskompensation
S ollgeometrie
Simulation/
Fertigung
B auteilgeometrie
Auswertung/
Messung
K ontrollpunkte
Werkzeuggeometrie
S oll-Is t-Abweichung
Kontrollpunktverschiebung
K ompens ation
Systematisches
Datenhandling
Bild 1: Schematische Darstellung des Ansatzes zur geometriebasierten prozessintegrierten Abweichungskompensation auf Basis
vordefinierter Kontrollpunkte
deu tige Zuord nung mate rieller Punk te zu lässt. Durch eine Verschie
bung der Kontroll punkte im Raum kann ein so ge nan ntes
„Shape-Morphing“ der Bau teil- beziehungs weise der Werk zeuggeo
metrie er reicht werden, welches zwischen dis kreten und
para metri sierten Daten über setzt. Eine Punkt-zu-Punkt-Zu ordnung
der Kon troll punkt paare ist auf grund der para metri sierten
Be schrei bung auch stets nach dem „Shape-Morphing“ mög lich,
wes halb ge ziel te Ver schie bungen der Kontroll punkte Kom pensations
vor schriften für das para metri sierte CAD-Werk zeug darstel
len kön nen. Grund sätzlich gibt es für die Defi ni tion der Kontroll
punkte zwei Mög lich kei ten:
• systematische Festlegung
• Adaption vorhandener Messpunkte
Anzahl und Ort der Kontrollpunkte richten sich bei der systematischen
Festlegung nach den zulässigen Toleranzfeldern aus der
Auslegung und Konstruktion des Bauteils. Die Kontrollpunktfestlegung
beinhaltet die Definition der Referenzlage zur Gewährleistung
der Vergleichbarkeit der Vermessungen und legt diejenigen
Bereiche der Bauteilgeometrie fest, welche zur Beurteilung des
Bauteils hinsichtlich der Maßhaltigkeit kritisch sind. Die geforderten
Toleranzen an den kritischen Bauteilbereichen müssen in der
Kontrollpunktdarstellung auflösbar sein und begrenzen somit
die minimale Anzahl der benötigten Kontrollpunkte.
Die zweite Möglichkeit der Kontrollpunktfestlegung lässt es
zu, das Verfahren auch in bestehende Prozesse zu integrieren,
in dem be stehende Mess punkte auf dem Bau teil als Kon trollpunkte
definiert werden. Die Qualität der Flächenrepräsentation
ist hierbei zu prüfen und gegebenenfalls durch Hinzunahme weiterer
Kontrollpunkte zu steigern.
Basierend auf der Kontrollpunktdarstellung können sowohl
Bauteil- als auch Werkzeuggeometrie systematisch verarbeitet
werden. Die lokale Abweichungsinformation am jeweiligen Kontrollpunkt
stellt die Basis für die Abweichungskompensation
dar. Durch die Äquivalenz der materiellen Punkte auf Werkzeug
und Bauteil kann eine lokal detektierte Abweichung direkt einem
Ort auf der Werkzeugoberfläche zugeordnet und dort geeignet
kompensiert werden. Die aktuelle Bauteilgeometrie wird an den
Kontrollpunkten mit der Soll-Geometrie verglichen, um die dortigen
Abweichungen zu ermitteln. Die Werkzeuggeometrie wird
schließlich entsprechend der Maßabweichungen über eine Abbildungsvorschrift
modifiziert. Da Geometrieanpassungen am
Werkzeug im nächsten Fertigungsschritt wiederum den Umformprozess
beeinflussen, kann gegebenenfalls ein iteratives
Vorgehen notwendig sein [1]. Die Konturabweichungsinformation
kann dabei aus sämtlichen kontinuierlichen oder diskreten
Bauteildaten ermittelt werden. In der Regel kommen an dieser
Stelle taktile oder 3D-Messdaten sowie Simulationsergebnisse
zum Einsatz. Die Abbildungsvorschrift ist durch Invertierung der
Maßabweichungen umgesetzt worden, was dem intuitiven Vorgehen
entspricht, nach welchem die Bauteilabweichungen am
jeweils zugehörigen materiellen Punkt des Werkzeugs in entgegengesetzter
Richtung kompensiert werden müssen.
UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE
Oben dargestellte Vorgehensweise zur Abweichungskompensation
von Massivumformteilen wurde an Demonstratorbauteilen
unterschiedlicher Charakteristik erprobt. Die bereits industriell
gefertigten Bauteile weisen vor einer betriebsinternen
manuellen Optimierung systematische, das heißt deterministische
Konturabweichungen auf. Für die betrachteten Bauteile
68
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

sind Datensätze unterschiedlicher Form aus den einzelnen
Iterationsschritten in der Prozessauslegung bereitgestellt worden.
CAD­Daten des Bau teils und des Werk zeugs sowie ent sprechende
Konstruktionszeichnungen, 3D­Messdaten der Bauteile
und der Werkzeuge sowie taktile Abweichungsanalysen sind in
die numerische Abweichungskompensation eingegangen.
Bild 2 zeigt die zur Erprobung der Abweichungskompensation
verwendeten Bauteile. Dabei handelt es sich um ein halbwarm
umgeformtes Pressteil für eine Antriebswelle (1, oben links),
eine Turbinenschaufel (2, oben Mitte) sowie ein Zahnrad eines
Differenzialgetriebes (3, oben rechts). Der bezüglich Abweichungen
relevante Durchmesser bei Bauteil 1 ist blau ge­
Bild 2: Real gefertigte Bauteile zur Erprobung der Abweichungskompensation (oben). Daraus abgeleitete Geometriebeschreibung auf
Basis von Kontrollpunkten (unten) vordefinierter Kontrollpunkte
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 69

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Mittelwert 113,04 mm
1,0
h/h ges
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
112,8 113,0 113,2 113,4
Durchmesser Werkzeug [mm]
1,0
0,8
h/h ges
Mittelwert 112,99 mm
0,6
0,4
0,2
0,0
112,8 112,9 113,0 113,1
Durchmesser Werkzeug [mm]
Bild 3: Ergebnisse der Abweichungskompensation
Bilder: Autoren
kennzeichnet. Dieser wurde entsprechend einer vorhandenen
Messstrategie mit zwölf gleichverteilten Kontrollpunkten über
den Durchmesser parametrisiert, wodurch die Geometriemodellie
rung von 3D auf 2D re du ziert wurde (Bild 2, unten links). Bei
Bauteil 2 gilt als abweichender Bauteilbereich die zentrale Freiformfläche
der Schaufel. Die Kontrollpunkte wurden in diesem
Fall systematisch entsprechend der Toleranzanforderungen definiert,
woraus eine Flächenbeschreibung mit 38 Kontrollpunkten
resultierte (Bild 2, unten Mitte). Die zu kompensierenden
Zahnflanken 3 wurden gemäß der verwendeten Messstrategie
mittels 66 Kontrollpunkten parametrisiert (Bild 3, unten rechts).
Bild 3, oben links zeigt für Bau teil 1 das Er geb nis der nu merischen
Abweichungskompensation in der ersten Iteration. Der
Schnittpunkt von Abszisse mit Ordinate gibt den zur Fertigung
der Bauteilgeometrie verwendeten Durchmesser im Werkzeug
an. Die Punkte kennzeichnen den Kompensationsvorschlag auf
Basis des numerischen Kompensationsmodells über verschiedene
Bereiche der relevanten Abmessung. Zudem sind der Mittelwert,
die Standardabweichungen und eine Ausgleichsgerade
gra fisch dar ge stellt. In Bild 3, un ten links ist das Er geb nis der Numerischen
Abweichungskompensation für das unternehmensseitig
aktualisierte Werkzeug für Bauteil 1 dargestellt. In beiden
Iterationsschritten resultiert, basierend auf der numerischen
Abweichungskompensation, eine konische Werkzeuggeometrie
mit re pro du zier tem Mittel wert. Somit ist es neben der reinen
Skalierung der Werkzeuggeometrie möglich, zusätzlich Freiheitsgrade
für die Kompensation zu erlauben.
In Bild 3, oben Mitte ist für Bau teil 2 der Ver gleich zwischen
dem unternehmensseitigen Kompensationsvorschlag und dem
Vorschlag aus dem entwickelten numerischen Verfahren gezeigt.
Markiert ist dabei der Bereich, der hinsichtlich der systematischen
Kompensation stärker kompensiert worden wäre. Der
äquivalente Bereich ist ebenfalls im unternehmensseitig gefertigten
Bauteil aus Iteration zwei gekennzeichnet (Bild 3, unten
Mitte). Die ser Be reich zeigt auch nach Kom pen sation Maß abwei
chungen am Bau teil. Es ist dort folg lich in zu ge ringem Maße
kompensiert worden. Die Beobachtungen lassen vermuten, dass
mit der berechneten Kompensation ebenfalls bereits nach einer
einzigen Iteration ein Gutteil hergestellt werden kann.
Bei Bauteil 3 wurde die numerische Kompensation für Toleranzanforderungen
im µm­Bereich angewendet. Bild 3, oben rechts
zeigt den Vergleich der unternehmensseitigen Kompensation
mit der systematischen. Im Vergleich zum Bauteil, das mit dem
unternehmensseitig kompensierten Werkzeug hergestellt
wurde, führen blaue Bereiche zu positiven Abweichungen,
orange Bereiche würden zu negativen Abweichungen. In Bild 3,
unten rechts sind die Abweichungen des gefertigten Bauteils
zur Soll­Geometrie dargestellt. Grüne Bereiche verdeutlichen
Abweichungen in positive Normalenrichtung, rote Bereiche in
negative Normalenrichtung. Ein Vergleich von Bild 3, oben und
unten rechts lässt die Ver mutung zu, dass mithilfe der numerischen
Kompensationsstrategie die Flanke des Zahnrads in
einer Iteration zu einem Bauteil mit geringeren Abweichungen
führen würde.
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Aus der Anwendung der entwickelten numerischen Kompensation
resultieren für sämtliche Beispielbauteile vielversprechende
Ergebnisse. Die Analyse des Pressteils für eine Antriebswelle
zeigte, dass über die reine Skalierung geometrischer Merkmale
hinaus zusätzliche Freiheitsgrade gezielt in die Kompensationsstrategie
aufgenommen werden können, zum Beispiel
eine konische statt zylindrische Form der Werkzeuggeometrie.
70
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

Bei der Anwendung der Methode auf die Freiformfläche einer
Schaufelgeometrie wird eine systematische Kontrollpunktdefinition
angewendet und 3D-Messdaten zur Ermittlung der Kompensation
herangezogen. Eine Anwendbarkeit der Methode bei
deterministischen Abweichungen auch im µm-Bereich wird anhand
eines Zahnrads dargestellt. In allen Beispielen zeigt sich,
dass eine lineare Kompensation mit direkter Invertierung bereits
nach einer Iteration gute Ergebnisse liefert.
Der vorgestellte Ansatz zur geometriebasierten prozessbegleitenden
Abweichungskompensation besitzt aufgrund der alternativen
Modellierungsmethodik eine Reihe von neuen Potenzialen.
Die vorgestellte geometrische Beschreibung ist konsistent
im gesamten Entwicklungsprozess einsetzbar, wodurch eine
holistische Datenbasis umgesetzt werden kann. Basierend auf
der Kopplung der Kon troll punkte auf Bau teil und Werk zeug ist
eine systematische Abweichungskompensation möglich, welche
sich prinzipiell auch auf andere Fertigungsverfahren übertragen
lässt.
Weitere Ergebnisse sollen durch Untersuchungen der Sinnhaftigkeit
einer kontrollpunktspezifisch variablen Invertierung
ermittelt werden. Dabei können geometrische, beispielsweise
krümmungsabhängige oder materialspezifische Einflüsse analysiert
werden. Ein nicht konstanter Kompensationsfaktor deutet
dabei auf ein geometrisch nicht lineares Verhalten hin, wodurch
eine nicht lineare Anwendung der Kompensationsstrategie
notwendig würde. Des Weiteren sollten die Potenziale der
kontrollpunktbasierten Flächenrepräsentation eruiert werden.
Dabei sollte eine automatisierte Kontrollpunktdefinition mit
einer minimalen Anzahl benötigter Kontrollpunkte angestrebt
werden, wobei beispielsweise eine Bauteilbeschreibung auf Basis
von T-Splines ziel führend sein kann.
Die Autoren bedanken sich bei allen Mitgliedern der
Patengruppe der Vorstudie für die zahlreichen Diskussionen,
die tatkräftige Unterstützung und das Engagement.
[1] Ponthot, J.-P.; Kleinermann, J.-P.; A cascade optimization
methodology for automatic parameter identification and
shape/process optimization in metal forming simulation,
Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 195, (2006), pp. 5472 – 5508
[2] Braibant, V; Fleury, C; Shape Optimal Design Using
B-Splines, Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 44, (1984), pp.
247 – 267
[3] Fourement, L; Chenot, J.L.; Optimal Design for Non-Steady-
State Metal Forming Processes – I. Shape Optimization
Method, Int. J. Numer. Methods Eng. 39, (1996). pp. 33 – 50
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 71

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Neuartige flexible
Entzunderungsverfahren zur
Verbesserung der Teilequalität
beim Warmmassivumformen
Die Warmmassivumformung wird zunehmend
mit variablen Einflussfaktoren konfrontiert,
wie beispielsweise kürzeren Produktlebenszyklen
oder einer größeren Pro dukt viel -
falt inklusive stetig steigender Qualitätsansprüche.
Dies erfor dert Pro zess ketten mit
einer Ma schinen- und An lagen technik, die den
wachsenden An for derungen gerecht werden
kann. Hier für wur den am Fraunhofer-Insti tut
für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
IWU zwei flexible Ver fahren zum Ent zundern
von Anfangs formen für die Warm massiv umformung
ent wickelt und in um fang reichen
Versuchsreihen erprobt.
Die Anforderungen an massivumgeformte Bauteile im Hinblick
auf Material- und Energieeffizienz erfordern stetige Weiterentwicklungen.
Dies gilt nicht nur für die zu verarbeitenden
Materialien selbst, sondern auch für die zur Um for mung ein gesetzten
Verfahren und der dazugehörigen Anlagentechnik. Da
warm ge formte Bau teile aus Stahl und Stahl legie rungen auch
in Zukunft einen Schwer punkt im Fahr zeug- und Anlagen bau
darstellen (Bild 1), besteht weiterhin Forschungsbedarf unter
anderem in Rich tung der Weiter ent wicklung modernster Entzunderungstechniken
zur Verbesserung der Bauteilqualität
nach der Warmumformung.
72
Bild 1: Produktionsmenge von Schmiedestücken in der Schmiedeindustrie in
Deutschland nach Schmiedeverfahren im Jahr 2015 [Statista©]
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
AUTOREN
Dipl.-Ing.
André Wagner
Dipl.-Ing.
Tim Lehnert
ist Gruppenleiter, Press und Schmiedeverfahren
am Fraunhofer-Institut für
Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
IWU in Chemnitz
ist wissenschaftlicher Mitarbeiter, Press- und
Schmiedeverfahren am Fraunhofer-Institut
für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
IWU in Chemnitz
Stefan Gärtz,
M. Sc.
Prof. Dr.-Ing.
Dirk Landgrebe
ist Konstrukteur bei der Hugo Stiehl GmbH
in Crottendorf/Erzgebirge und war bis
Dezember 2016 Hilfswissen schaftler am
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen
und Umformtechnik IWU in Chemnitz
ist Institutsleiter des Wissenschaftsbereichs
Umformtechnik und Fügen am Fraunhofer-
Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU in Chemnitz
STAND DER TECHNIK
Werden die ent stan denen Oxide vor der Um formung nicht
signifikant entfernt, kann dies zu sogenannten Zundermarken
führen, die oft ein Ausschusskriterium für die Komponenten
sind. Ebenso wird die Lebensdauer der Umformwerkzeuge durch
den erhöhten Verschleiß erheblich herabgesetzt [1]. Eine entsprechende
Oberflächenvorbehandlung ist somit unerlässlich.
ZUN DER ENTSTEHUNG
Bei der Erwärmung von konventionellen Stahl- und Eisenwerkstoffen
über eine Tempe ratur von 570 °C ent steht auf der Bauteiloberfläche
unter entsprechend begünstigender Atmosphäre
eine Oxidschicht, der sogenannte Zunder. Dieser besteht aus
drei von fünf be kannten Eisen oxiden: Wüstit (FeO), Hämatit
(Fe 2 O 3 ) und Magnetit (Fe 3 O 4 ). Bei Temperaturen von über 570 °C
sind diese thermodynamisch stabil, unterhalb bilden sich lediglich
Fe 2 O 3 und Fe 3 O 4 . Charakteristisch für Primärzunder ist, dass
mit steigender Härte von innen nach außen die Elas ti zität abnimmt
[2, 3, 4, 5].
Die Zunder bildung läuft nur in den sel tens ten Fällen nach den
gängigen Zun derbil dungs gesetzen ab. In der Regel reißt die entstandene
Oxid schicht während der Er wärmungs phase stetig
auf oder platzt partiell ab, wodurch die Bauteiloberfläche erneut
mit Sauer stoff in Ver bindung kommt. Dies wird als „Durch bruchoxi
dation“ oder „Break away-Oxi dation“ be zeichnet (Bild 2). Die
Zun der schicht wächst dabei zu nächst linear und später parabolisch
an. Durch dieses sprung hafte Wachs tum kann der Abbrand
während der Er wärmung bis zu drei Prozent der ge samten
Bauteilmasse betragen [6].
Ziel sollte es sein, die Zunderbildung bestmöglich zu minimieren.
Ansatzpunkte hierfür sind – neben der Reduzierung von Haltezeiten
in der Er wärmungs anlage zum Beispiel durch den Ein satz
einer induktiven Erwärmung – die Erwärmung unter Schutzgasatmosphäre,
das Herabsetzen der Umformtemperaturen (Halbwarmumformung)
oder das Aufbringen eines Schutzüberzugs
auf Siliziumbasis. Diese Methoden können alle die Zunderbildung
erheblich minimieren, sind aber aufgrund ihrer Kom plexität teilweise
sehr un flexibel und un wirt schaftlich [7].
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 73

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
wieder [8]. Durch den hohen Druck des Wassers kommt es zur
Tröpfchen bildung, wobei die ein zelnen Tropfen wie eine Art
Hammer auf die Zunder schicht wirken und diese auf brechen.
Der Vor teil dieser Art der Ent zun derung ist die gleich zeitige
Kühl wirkung des Wassers in Kom bi nation mit der Um formung.
Mit dieser ther mo-me cha nischen Be hand lung können Halbzeuge
mit her vor ragenden Eigen schaften her ge stellt werden.
Als nach teilig stellt sich je doch die not wendige Wieder aufbereitung
des ein ge setzten Wassers und der darin be findlichen
Zunder be stand teile dar.
Im Gegen satz zum Druck wasser strahl wird beim Schleifen und
Bür sten die Zunder schicht mechanisch ent fernt. Nach teilig ist,
dass es hierbei zum Abtrag eines gewissen An teils des Grundmaterials
kommt und die ein ge setzten Bürsten einem sehr
großen Ver schleiß, aufgrund der hohen Tem pe raturen des umzu
for menden Ma terials, unter liegen [9].
Bild 2: Zeitlicher Verlauf des Zunderwachstums
VERFAHREN ZUM ENT ZUNDERN IN DER MASSIV UM FORMUNG
Aktuell exis tieren ver schiedenste Me thoden und Ver fahren,
um Zunder vor einem wei teren Pro zess schritt zu ent fernen. Zu
den meist ge nutzten Me tho den zählt das Stau chen vor dem
Schmie den, das Druck wasser strahlen sowie das Schleifen und
Bürsten.
Die häufigste zum Ein satz kommende Me thode ist eine Stauchstufe
vor der ersten Form ge bungs stufe, wobei die Schmiedean
fangs form auf eine de finierte Höhe ge staucht wird. In folge
der so ent stehenden Um fangs ver größerung platzt der Zunder
all seitig ab. Die Gefahr bei dieser Variante be steht jedoch darin,
dass sich der Zun der stirn seitig in der Schmie de an fangs form
ein prägt und es zur Bil dung von Zun der marken kommt.
Das Druck wasser strahlen (hohe Vo lumen ströme unter hohem
Druck) ist eine wir kungs volle Me tho de der Ober flächen entzunderung.
Sie findet sich vor allem in der Halb zeug her stellung
NEU ENT WICKELTE ENT ZUNDERUNGS KON ZEPTE
Im Rahmen der For schungs arbeiten, hier in einer industriellen
Eigenforschung am IWU in Form einer Studien-, Bachelor- sowie
Masterarbeit, wurden für die oben genannte Problem stellung
„Ent zun derung in der Warm massiv um formung“ zwei flexibel
ein setz bare Ver fahren ent wickelt, welche nach folgend vorgestellt
werden:
• axiales mechanisches Ent zun dern mittels Form walzen
• Ultraschall ent zunderung mittels Form sonotrode
Ziel der Ent wicklung von Form walzen mit definierter Walzengeo
metrie war es, rota t ions sym metrische Werk stücke durch
ein ver setztes An or dnen der Walzen körper von Zunder zu befreien.
Der Grund auf bau des Werk zeugs ist in Bild 3 dar ge stellt.
Die Schlitten, die auf dem Grund träger montiert sind, können in
ra di aler Rich tung zu gestellt werden. Die Walzen träger (grün)
sind federnd gelagert und werden über eine Ge winde spindel
po sitio niert und vor ge spannt, wo durch die Kraft, die auf das
Werk stück aus geübt werden soll, stufen los variiert werden
kann. Um mehr Be rührungs punkte der Walzen körper am
Schmie de roh ling zu er mög lichen, wurden spe zielle Form walzen
ent wickelt (Bild 4). Die Be an spruchung der Zun der schicht
konnte so maximiert werden, und die daraus re sul tierende Entzunderungs
wirkung wurde deut lich ver bessert.
Bild 3: Grundaufbau des Werkzeugs und Anordnung der Kegelwalzen am Werkstück
74
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

Um den Werk stück umfang um laufend ab zu decken, wurden
zwei Werk zeug auf nahmen nach ein ander jeweils um 60° versetzt
an ge ordnet, wo durch sechs Walzen gleich zeitig im Eingriff
sind. Die Kräfte, die für das Durch stoßen des Roh lings
durch die Ent zunde rungs vor rich tung not wen dig sind, liegen in
dem Be reich, wie sie beim Ein stoßen von Werk stücken, wie zum
Bei spiel vor dem Quer keil walzen, üblich sind.
Bei dem zweiten Ver fahren, der Ent zun derung mittels Ultraschall,
wird der Ultra schall ohne Kop pel flüssig keit mit Hilfe einer
Form sonotrode direkt auf die Bau teil ober fläche ein ge leitet.
Durch die hoch frequenten Wellen wird somit ein Ab platzen des
Zun ders von der Werk stück ober fläche aus gelöst. Nach teilig ist,
dass aufgrund des direkten Kontakts mit dem er wärmten Werkstück,
der Schwing körper extrem hohen Be lastungen unterliegt,
die bei der Aus legung be rück sichtigt werden müssen.
Die Qua lität der ent zun derten Ober fläche spricht jedoch für
sich. Der Pri mär zunder konnte mit dieser Me tho de fast vollständig
von der Mantel- und Stirn fläche entfernt werden. Des
Weite ren konnten un zu lässige Ober flächen mar kierungen, wie
sie zum Bei spiel bei der me chanischen Ent zunderung durch
Walzen entstehen können, aus geschlossen werden. Getestet
wurden Ultra schall fre quenzen im Be reich von 20 bis 50 kHz mit
Schwingungs am pli tuden >10 µm und einer Leistung von zirka
500 W. Wich tigster Unter su chungs para meter war die Geometrie
der Sonotrode. Diese muss ent sprechend des zu entzun
dern den Halb zeugs an ge passt werden. Um im späteren
Ver lauf flexibler agieren zu können, be darf es weiterer Ent wicklungs
arbeiten.
NUTZEN FÜR DIE IN DUS TRIE UND DEN AN WEN DER
Bild 4: Finales Walzen design mit
schräg verlaufenden Nuten
Bilder: Autoren
Beim axialen Ent zundern mit durch messer an ge passten Formwalzen
konnten zirka 95 Prozent des Primär zunders von der
Mantel ober fläche der An fangs formen für die Warm massiv umformung
ent fernt werden. Dies gilt für eine Ent zun derung noch
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 75

TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
vor der ersten Um form stufe nach Meinungen von Branchenver
tretern als ein sehr guter Wert. Die Vor teile der Ein bin dung
einer solchen Ent zun derungs ein rich tung stellen sich wie folgt
dar: Das Werk zeug ist platz sparend und kann an den je weiligen
Pro zess und sämtliche Ent zun derungs auf gaben opti mal
an ge passt werden. Haupt vor teil dieser Me tho de ist, dass es
keiner zu sätz lichen Energie zu führung bedarf. Die in der Praxis
üblichen Ein stoß me chanismen sind nach ak tu ellem Stand für
das Durch stoßen der zu ent zun dern den Werk stücke für die
unter schied lichsten An wendungs fälle aus reichend. Eine Integra
tion dieses Ent zun derungs kon zepts kann sowohl in der
Halb zeug her stel lung, als auch in der Ein zel stück fer tigung erfolgen.
Die Nutzung der Ultra schall technik zur Ent zun derung findet
hin sicht lich ihrer Flexi bili tät eher im Be reich der Klein- und
Mittel serien fer tigung An wen dung, da somit auf Pro zess unregel
mäßigkeiten effektiv re agiert werden kann. In Hin blick auf
den hohen Form speicher grad der Sono troden sind weitere Entwick
lungs tätig keiten not wen dig, um diesen zu re du zieren und
das ge samte Sys tem flexibler zu ge stal ten.
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
In der Warmmassivumformung werden Werkstücke auf Temperaturen
von zirka 1.000 und 1.250 °C er wärmt und an schließend
umgeformt. Die Bildung einer Zunderschicht ist ohne weitere
Maßnahmen bekannterweise in der Großserie kaum zu vermeiden.
Maß nahmen wie die Ver kürzung der Halte zeit in der Erwärmungseinrichtung,
das Aufbringen von Schutzschichten auf
die Werkstückoberfläche oder das Erwärmen unter Schutzgas
zur Reduzierung der Primärzunderbildung sind vor allem im Bereich
der Sonderverfahren anzuordnen, da sie für Großserien als
eher unwirtschaftlich gelten.
Um den vielfältigen Anforderungen der Warmmassivumformung
Genüge zu tun, ist es zwingend notwendig, einen Entzunderungsschritt
in die Prozesskette zu integrieren.
Ziel der hier vor ge stellten Ar beiten war es, die oben be schriebenen
Entzunderungstechniken in die Prozessketten der Warmmassivumformung
zu integrieren, genauer noch zwischen der Erwär
mung und der ersten Um form stufe. Dies war so zu ge stalten,
dass bezüglich des bisher vorhandenen technologischen
Ablaufs keine beziehungsweise nur minimale Änderungen vorzu
nehmen waren. Zu dem galt es, das Zeit fenster zwischen Entzun
derung und Um form stufe so kurz wie möglich zu halten, um
die bereits erwähnte Sekundärzunderbildung zu vermeiden.
Die Ver suche im Be reich der axialen Ent zun derung zeigten
deut lich, dass durch fe dernd ge lagerte Form walzen gute Er gebnisse
erzielt werden konnten und die sich bei der Er wärmung
bildende Zun der schicht als pro zess be ein flussende Wir kung
er heb lich re du ziert werden konnte.
[1] Przybylla, G.: Prozessoptimierung und Qualitätsverbesse
rung durch Entzunderung, MEFORM 2005, Tagungsband:
Neue Entwicklungen beim Gesenk- und Freiformschmieden,
30.03.05 – 01.04.05
[2] Viščorová, R.: Untersuchung des Wärmeübergangs bei der
Spritzwasserkühlung unter Berücksichtigung des Einflusses
der Verzunderung, Dissertation, TU Clausthal, Fakultät für
Natur- und Materialwissenschaften, Clausthal, 2007
[3] Luig, H.: Einfluß von Verschleißschutzschichten und Rohteil
ver zunderung auf den Verschleiß beim Schmieden, Fortschritt-Berichte
VDI, Reihe 5: Grund- und Werkstoffe, Nr. 315,
Hannover, VDI Verlag, 1993
[4] Joseph, Y.: Spektroskopische Untersuchungen zur Oberflächenchemie
von einkristallinen Eisenoxidfilmen, Dissertation,
Freie Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie,
Pharmazie, Berlin, 2001
[5] Schimanke, G.T.: Zur kinetischen Stabilität von nano kristallinem
Maghemit. Dissertation, TU Darmstadt, Fachbereich
Chemie, Darmstadt, 2001
[6] Bürgel, R.; Maier, H.-J.; Niendorf, T.: Handbuch Hoch tempe ratur-Werkstofftechnik,
4. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner
Verlag, 2011
[7] Spur, G.; Stöferle, Th.: Handbuch der Fertigungstechnik,
Band 2, Umformen und Zerteilen, München, Wien, Carl Hanser
Verlag München Wien, 1984
[8] Schneidau, V.: Merkblatt 212 „Strahlen von Stahl“, Datteln,
Stahl-Informationszentrum Düsseldorf, 2010
[9] Pietschmann, J.: Industrielle Pulverbeschichtung, Wiesbaden,
Vieweg+Teubner Verlag, 2010
76
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

VERANSTALTUNGEN
DeburringEXPO
mit 150 Ausstellern
Inno vative Lö sun gen für Ent gratauf
gaben und prä zise Ober flächen
werden vom 10. bis 12. Oktober 2017
auf der Deburring EXPO in Karls ruhe
prä sen tiert. Er war tet werden 150
Aus steller; damit wird die Ver an staltung
auf dem Messe ge lände deut lich
größer und inter na tio naler als die Premieren
ver an stal tung 2015. Durch sehr
an spruchs volle Spezi fi kationen hinsicht
lich To leranzen und Ober flächengüte
rücken bei der Fer ti gung von
Prä zi sions teilen Ent graten, Ver runden
und Ober flächen finish immer mehr in
den Fokus.
Ein drei tägi ges inte grier tes Fachforum
run det das An gebot ab. Alle
Vor träge werden simul tan Deutsch­
Englisch über setzt. Die Re fe rate
bieten Infor ma tionen zu Grund lagen
und Exper ten wissen über inno va tive
Ent grattech nologien und Prä zisionsober
flächen, über Praxis bei spiele und
Bench mark­Lösungen.
Mit ihrem Aus stellungs pro gramm
deckt die Deburring EXPO das gesamte
Spek trum für die Ent gra tung,
Ver run dung und Her stel lung von Präzi
si ons ober flächen ab. Neben einem
re prä senta tiven Über blick über die
ver schie denen Ver fahren, An lagen,
Werk zeuge sowie Prüf­, Mess­ und
Ana lyse metho den er mög licht die
Fach messe auch die ge zielte Information
über Trends und aktuelle Entwick
lungen. Weitere Informationen
gibt es unter www.deburring­expo.de.
massivesMARKETING –
Workshop-Reihe
geht 2017 erfolgreich
in die zweite Runde
Die Work shop­Reihe „massives­
MARKETING“ ging am 22. Mai 2017 im
Ver bands haus in Hagen in die zweite
Runde nach 2016. Unter dem Stich wort
„Marketing Klassiker“ haben sich neugie
rige Teil nehmer rund um die Themen
„Po sitio nierung/Story des eigenen
Unter nehmens“ sowie „Marketingin
stru mente“ mit Fokus auf die Kommu
ni kation schulen las sen.
„Der Mix aus Impuls­Vor trägen, Workshop­Elementen
und Best­Practice
Bei spielen bie tet die Mög lich keit, die
ge lern ten In halte direkt auf das eigene
Unter nehmen zu über tragen“, so
ein be geis terter Teil nehmer. Die Präsen
tation – mit Fokus auf die Unterneh
men der Massiv um formung – bot
den Teil nehmern indi vi duelle Ansatzpunkte
und Hilfe stellungen in Sachen
Story telling und Ver mark tung.
Am 9. November 2017 findet in Stuttgart
im Insti tut für Um form technik
der ein tägige Work shop „Marketing
Excellence“ statt. Die Themen „Marktana
lyse durch Big Data“ und „Markenbil
dung“ stehen für die Mit ar bei terinnen
und Mit arbeiter der Mit gliedsunter
nehmen des In dus trie ver bands
Massiv um formung auf dem Pro gramm.
Weitere Infor ma tionen unter E­Mail:
osenberg@massivumformung.de.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

VERANSTALTUNGEN
Fachtagung SFU 2017 mit
Schwerpunkt Fahrzeugbau
Die dies jährige Fach tagung SFU
findet am 6./7. Dezember 2017 an der
TU Berg aka de mie Freiberg unter dem
Titel „Neue Werk stoffe und Kom ponen
ten für den Fahr zeugbau“ statt.
Sie ver folgt in diesem Jahr das Ziel,
Fach leute aus For schung, Ent wick lung
und Pro duk tion zu einem in ten si ven
Er fah rungs aus tausch zu sam men zuführen
und neue weg weisende Entwick
lungen auf dem Ge biet der Umform
technik vor zu stellen. An meldung
und nähere Informationen unter:
http://tu­freiberg.de/fakult5/imf/
veranstaltungen/sfu­2017.
Massivumformteile
mit technischem
Know-how verkaufen
Der Industrieverband Massiv um formung
bietet am 15. Mai 2018 in Hagen
das Seminar „Mit technischem Knowhow
Massiv um form teile ver kaufen“ an.
Das Semi nar stellt Mög lich keiten und
Vor teile massiv um ge form ter Bau teile
vor und zeigt eine ge eignete Zu sammen
arbeit im Entwicklungs­ und Konstruk
tions pro zess auf. Es richtet sich
an Mit ar bei ter innen und Mit arbeiter
aus dem Ver trieb der Mit glieds unternehmen
des Industrie ver bands, die
ihre technischen Grund kennt nisse erwei
tern möchten. Re fe rent ist Dr. Rainer
Herbertz von der Proheris Daten­ und
Pro zess technik GmbH in Iserlohn.
Die Seminar­Gebühren betragen 300
Euro je Teil nehmer, für jeden weiteren
Teilnehmer desselben Unternehmens
250 Euro. Auskünfte zum Seminar
erteilt Dorothea Bachmann Osenberg,
Telefon: +49 2331 9588­30, E­Mail:
osenberg@massivumformung.de.
Stahl-Innovationspreis:
Zukunftsweisende Ideen
aus Stahl gesucht
Inge nieure, Archi tekten, Desig ner,
Hand werker, For scher und Er finder
kön nen sich um den Stahl­Innovations
preis 2018 be wer ben. Zum
elften Mal loben Unter nehmen der
Stahl indus trie in Deutsch land den
Preis aus, um Inno va tio nen mit dem
Werk stoff Stahl eine Bühne zu bieten.
Den Gewin nern win ken Preis gelder in
Höhe von ins ge samt 60.000 Euro und
die Be kannt machung ihrer Inno vationen
im Markt. Um der großen Anwen
dungs viel falt von Stahl ge recht
zu wer den, wird der Wett be werb in
den Kate go rien „Pro dukte aus Stahl“,
„Stahl im Bau wesen“, „Stahl­Design“
sowie „Stahl in For schung und Entwick
lung“ aus ge schrieben. In allen
Ka tego rien werden je weils drei Preise
ver ge ben. Außer dem gibt es einen
Sonder preis „Klima schutz und Ressour
cen effizienz“, der die Inno vation
aus zeichnet, die durch Ver wen dung
von Stahl am besten dazu bei trägt,
Energie und Ma te rial ein zu sparen.
Die Teil nahme am Wett be werb ist
kosten frei. Die ein ge reichten Pro jekte
müssen inner halb der ver gan genen
fünf Jahre in Deutsch land ent wickelt
worden sein. Teil nahme be rechtigt
sind Per sonen, Firmen, Institute und
Ent wick lungs ge mein schaften mit Sitz
in Deutsch land. Die Teil nahme unterlagen
kön nen bei der Wirt schafts vereini
gung Stahl in Düssel dorf an ge fordert
werden. Ein sende schluss ist der
26. Januar 2018. Weitere Infor ma tionen
unter www.stahl­innovationspreis.de.
MEFORM 2018
Ressourceneffiziente
Werkstof- und
Umformtechnologien
Das Insti tut für Metall formung (imf)
der TU Berg aka demie Frei berg lädt
vom 21. bis 23. März 2018 zur MEFORM
ein. Die Ta gung für Um form tech nik
be fasst sich mit einem Themen komplex,
der in der Zeit des Klima wan dels
und der Roh stoff ver knap pung immer
wichtiger wird: „Res sour cen effiziente
Werk stoff­ und Um form technolo gien“.
Neben aktuellen Techno logie ent wicklungen
im Be reich der Stähle, Leichtsowie
Bunt me talle rücken inno va tive
An lagen kon zepte zur Her stel lung von
Halb zeugen und End pro duk ten in den
Fo kus. Weitere In halte der Kon ferenz
be schäftigen sich mit der Simu lation
für die schnelle und detail lierte Prozess
aus legung sowie mit neu artigen
Kon zepten in der Walz­ und Schmiedetech
nologie.
Parallel zur MEFORM 2018 organi siert
die ESF­Nach wuchs forscher innengruppe
ein Sym po sium zum Thema
„Leicht me talle und deren Le gie rungen
unter dem As pekt der Ener gie effi zienz
und Wirt schaft lich keit“. Zudem lädt
das imf am 23. März 2018 alle ehe mali
gen Stu den ten und Mit ar bei ter zu
einer Feier an läss lich des Jubi läums
„90 Jahre Metall for mung in Frei berg“
ein.
Wei te re Infor ma tionen zur Ver an staltung
und der Mög lich keit, Ihr Unterneh
men unseren Kon ferenz teil nehmern
zu prä sen tieren, finden Sie unter:
tu­freiberg.de/fakult5/imf/
veranstaltungen/meform­2018 oder
an meform18@imf.tu­freiberg.de per
E­Mail.
78
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

VERANSTALTUNGEN
EUROFORGE conFAIR 2018
Kundenseminar
informiert über
Massivumformteile
„Massiv um form teile: Vorteile – Entwick
lung – Ein satz mög lich keiten“
lautet der Titel eines Semi nars, das der
In dustrie ver band Massiv um for mung
am 19. Juni 2018 in Günzburg an bietet.
Es richtet sich an Mit ar bei ter innen und
Mit ar beiter von Kunden der Massiv umformer
aus den Be reichen Vor ent wicklung,
Kon struk tion und Tech nischer
Ein kauf, die nicht auf Um form tech nik
spe zi alisiert sind. Re fe rent Dr. Rainer
Herbertz von der Proheris Daten­ und
Pro zess technik GmbH in Iserlohn
bringt den Teil nehmern die Po ten ziale
massiv um ge formter Bau teile und Systeme
näher und zeigt den inno va tiven
Ent wick lungs stand der Massiv um formung
ebenso auf wie die Vor teile der
ein ge setzten Ver fahren. In punkto
Be an spruch bar keit, Kosten opti mierung,
Flexi bi li tät in der Her stellung und
kür zes ter Ent wick lungs zeit bietet die
Massiv um formung Weiter ver ar beitern
kon kurrenz los sichere und inno vative
Lösungen. Die Seminar­Gebühren
betragen 390 Euro je Teil nehmer,
für jeden weite ren Teil nehmer desselben
Unter nehmens 340 Euro. Auskünfte
zum Se mi nar erteilt Dorothea
Bachmann Osenberg, Telefon:
+49 2331 9588­30, E­Mail: osenberg@
massivumformung.de.
Vom 13. bis 15. November 2018 fin det
die erste „Euro pean Fair and Conference“
für die Schmie de indus trie
in Berlin im ESTREL Kon gress Center
statt. Aus ge rich tet wird die Mes se mit
be glei ten der Kon ferenz von EURO­
FORGE, dem euro päischen Dach verband
der Schmie de ver bände und
­unter nehmen in Euro pa.
Als Aus steller der EURO FORGE con­
FAIR sind alle Partner der Massiv umfor
mung wie bei spiels weise Ma schinen
her steller, Schmier stoff her steller,
An bieter für Si mu lations soft ware
oder Stahl her steller ein ge laden. Das
Vor trags pro gramm kon zen triert sich
ne ben Firmen­ und Pro dukt präsenta
ti onen ins be son dere auf ak tu elle
Themen und Trends der Branche.
Das Event bietet Zu lie ferern der
Schmie dein dus trie erst malig die Ge legen
heit, ihr in ter natio nales Netz werk
in Euro pa zu treffen und aus zu bauen.
Nutzen auch Sie die Möglich keit und
seien Sie ein Teil des um fang reichen
Pro gramms als Aus steller oder als Besucher
der Ver an stal tung.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 79

VERANSTALTUNGEN
09.10.2017
bis
11.10.2017
26. AACHENER KOLLOQUIUM FAHRZEUG- UND MOTORENTECHNIK AACHEN
Kolloquium des Instituts für Kraftfahrzeuge (ika) und des Lehrstuhls Verbrennungskraftmaschinen
(vka) der RWTH Aachen University
Weitere Informationen: www.aachener-kolloquium.de
09.10.2017
bis
12.10.2017
36. MOTEK 2017 STUTTGART
Internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung
Weitere Informationen: www.motek-messe.de/motek
10.10.2017
bis
12.10.2017
DEBURRING EXPO
Fachmesse für Entgrattechnologie und Präzisionsoberflächen siehe Mitteilung auf Seite 77
Weitere Informationen: www.deburring-expo.de/home
KARLSRUHE
16.10.2017
DER WEG ZUM HOCHWERTIGEN UMFORMTEIL – ZUVERLÄSSIGE MASCHINEN
Seminar der Schmiede-Akademie
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
HAGEN
17.10.2017
bis
18.10.2017
LAYERED PROCESS AUDIT IN DER STAHL- UND METALLVERARBEITUNG
Schulung der TQU International GmbH in Zusammenarbeit mit der Forschungsgesellschaft
Stahlverformung e. V. (FSV)
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
MÜNSTER
18.10.2017
SEMINAR KALTSCHEREN – GEWUSST WIE
Seminar der Schmiede-Akademie
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
HAGEN
24.10.2017
bis
26.10.2017
EUROMOLD MÜNCHEN 2017
MÜNCHEN
Weltmesse für Werkzeug-, Modell- und Formenbau, Design, Additive Fertigung und Produktentwicklung
Weitere Informationen: www.euromold.com
25.10.2017
bis
26.10.2017
BETRIEBSFESTIGKEIT – AUSLEGUNG VON SCHMIEDEBAUTEILEN
UNTER BETRIEBSLASTEN
Seminar der Schmiede-Akademie
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
DARMSTADT
26.10.2017 GRUNDLAGEN DER MASSIVUMFORMUNG STUTTGART
Seminar des Instituts für Umformtechnik (IFU) der Universität Stuttgart
Weitere Informationen: www.ifu.uni-stuttgart.de/events/schulungsreihen
08.11.2017
TOLERANZEN FÜR MAß, FORM UND LAGE
Seminar der Schmiede-Akademie
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
HAGEN
14.11.2017
bis
15.11.2017
LAYERED PROCESS AUDIT IN DER STAHL- UND METALLVERARBEITUNG
Schulung der TQU International GmbH in Zusammenarbeit mit der Forschungsgesellschaft
Stahlverformung e. V. (FSV)
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
HAMBURG
80
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

VERANSTALTUNGEN
14.11.2017
bis
17.11.2017
FORMNEXT
Internationale Fachmesse für additive Fertigungstechnologien,
3D-Druck sowie Werkzeug- und Formenbau
Näheres unter: www.mesago.de/de/formnext/home.htm
FRANKFURT/MAIN
15.11.2017 STANDMENGENSTEIGERUNG BEI SCHMIEDEGESENKEN BAD NAUHEIM
Seminar der Schmiede-Akademie
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
16.11.2017
bis
17.11.2017
PRAXISBEISPIEL: BESEITIGUNG EINES SYSTEMATISCHEN REKLAMATIONSGRUNDES
MIT HILFE VON SIX SIGMA WERKZEUGEN IN DER STAHL- UND METALLVERARBEITUNG
Workshop der Forschungsgesellschaft Stahlverformung e. V (FSV)
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen21.11.2017
HAGEN
21.11.2017
DER WEG ZUM HOCHWERTIGEN UMFORMTEIL – SICHERE QUALITÄTSPRÜFUNG
Seminar der Schmiede-Akademie
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
HAGEN
21.11.2017
bis
22.11.2017
FREIFORMSCHMIEDEN – SEMINAR MIT WERKSBESICHTIGUNG
FÜR MEISTER UND TECHNIKER
Seminar des Schmiedeausschusses im Stahlinstitut VDEh in Kooperation mit dem
Institut für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen University und VDM Metals GmbH
AACHEN/UNNA
21.11.2017
bis
22.11.2017
LEAN PRODUCTION GRUNDLAGEN UND EINORDNUNG VON INDUSTRIE 4.0
Seminar des Lean-Enterprise-Instituts in Kooperation mit der WZLforum gGmbH
Weitere Informationen: www.lean-enterprise-institut.com
AACHEN
23.11.2017
WERKZEUGBAU MIT ZUKUNFT
17. Internationales Kolloquium des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen University
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
AACHEN
23.11.2017
bis
24.11.2017
UMFORMTECHNISCHES GRUNDWISSEN FÜR NICHT-TECHNIKER
Seminar der Schmiede-Akademie
Weitere Informationen: www.massivumformung.de/veranstaltungen
REMSCHEID
27.11.2017
bis
28.11.2017
EAC EUROPEAN ALUMINIUM CONGRESS 2017
Fachtagung des GDA Gesamtverband der Aluminiumindustrie e.V.
Weitere Informationen: www.aluinfo.de/european-aluminium-congress.html
DÜSSELDORF
05.12.2017
bis
06.12.2017
LEGIERTE EDELBAUSTÄHLE IM MODERNEN FAHRZEUGBAU
DÜSSELDORF
Seminar des Stahlinstituts VDEh
Weitere Informationen: http://www.stahl-online.de/index.php/seminar/legierte-edelbaustaehle-immodernen-fahrzeugbau/
07.12.2017
bis
08.12.2017
24. SÄCHSISCHE FACHTAGUNG FÜR UMFORMTECHNIK (SFU) FREIBERG
Fachtagung für Umformtechnik des Instituts für Metallformung in der TU Bergakademie Freiberg,
siehe Mitteilung auf Seite 78
Weitere Informationen: www.tu-freiberg.de/fakult5/imf/veranstaltungen/sfu-2017
82
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

VERANSTALTUNGEN
07.02.2018
bis
08.02.2018
33. JAHRESTREFFEN DER KALTMASSIVUMFORMER DÜSSELDORF
6. VDI-FACHTAGUNG WARMMASSIVUMFORMUNG
Kombinierte Tagung des VDI Wissensforum GmbH
Weitere Informationen: www.vdi-wissensforum.de
20.02.2018
bis
24.02.2018
METAV 2018
Internationale Messe für Technologien der Metallbearbeitung
Weitere Informationen: www.metav.de
DÜSSELDORF
03.03.2018
bis
07.03.2018
XXXVII. VERFORMUNGSKUNDLICHES KOLLOQUIUM 2018
Konferenz des Lehrstuhls für Umformtechnik der Montan-Universität Leoben
Weitere Informationen: www.metalforming.at
ZAUCHENSEE
21.03.2018
bis
23.03.2018
MEFORM 2018
FREIBERG
Konferenz des Instituts für Metallformung der TU Bergakademie Freiberg siehe Mitteilung auf Seite 78
Weitere Informationen: www.roundtable.simufact.de/konferenz.html
16.04.2018
bis
20.04.2018
WIRE 2018/TUBE 2018
Internationale Fachmesse für Draht und Kabel und internationale Rohr-Fachmesse
Weitere Informationen: www.wire.de und www.tube.de
DÜSSELDORF
23.04.2018
bis
27.04.2018
HANNOVER MESSE 2018
Weltgrößte Industriemesse
Weitere Informationen: www.hannovermesse.de
HANNOVER
IMPRESSUM
Einem großen Teil unserer Leser stellen wir die massivUMFORMUNG aufgrund
eines Datenbankeintrags persönlich zu. Sollten Sie in Zukunft kein
Exemplar mehr erhalten wollen, bitten wir um eine formlose E-Mail an
shoefinghoff@massivumformung.de.
HERAUSGEBER
Infostelle Industrieverband Massivumformung e. V.
Redaktion
Chefredakteur:
Frank Severin, V.i.S.d.P.
Redaktionsassistenz: Sabrina Höfinghoff
Redaktionsbeirat:
Dr. Frank M. Springorum
Dr. Harald Dorth
Tobias Hain
Layout:
Grafik Design Peter Kanthak, Wickede
Anschrift der Redaktion: massivUMFORMUNG
Goldene Pforte 1
58093 Hagen, Deutschland
Telefon: +49 2331 9588-28
Telefax: +49 2331 9587-28
E-Mail: shoefinghoff@massivumformung.de
Internet:
www.massivumformung.de
VERLAG
Infostelle Industrieverband Massivumformung e. V.
Goldene Pforte 1, 58093 Hagen, Deutschland
Telefon: +49 2331 9588-28, Telefax: +49 2331 9587-28
E-Mail: info@massivumformung.de
Internet: www.massivumformung.de
Titelbild:
www.fotolia.com, ©lovelyday12
Anzeigenverwaltung: InterMediaPartners GmbH
Sven Anacker
Beyeröhde 14
42389 Wuppertal, Deutschland
Telefon: +49 202 27169-0
Telefax: +49 202 27169-20
E-Mail: sanacker@intermediapartners.de
Zurzeit gilt die Anzeigenpreisliste
Nr. 22 vom 1. Januar 2017
Bezugspreis:
Einzelheft 10,00 Euro plus Versandkosten
und Mehrwertsteuer
Bestellungen nimmt der Verlag entgegen
ISSN 2366-5106
Druck:
Domröse druckt GmbH, Hagen
Erfüllungsort
und Gerichtsstand: Hagen
USt-IdNr.: DE 125 127 673
Die massivUMFORMUNG und die in ihr ent hal tenen Bei träge und Ab bildungen
sind urheberrechtlich geschützt. Namentlich gekennzeichnete Beiträge
stellen nicht un be dingt die Meinung der Redaktion dar.
Jede Verwendung außerhalb der Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne
Zustimmung des Verlags unzulässig. Das gilt besonders für Vervielfältigungen,
Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung in Datenbanken.
Markenzeichen, Handelsnamen, Patente und Verbrauchsmuster werden nicht
immer ausdrücklich erwähnt. Dies bedeutet nicht, dass die beschriebenen
Produkte ohne rechtlichen Schutz sind. Redaktion und Verlag übernehmen
keine Haftung für unverlangt eingesandte Manuskripte oder Fotos.
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 83

KUNST UND KULTUR
Die Kunst des Kettenschmiedens
Krachend fällt der schwere Ham mer auf den glü hen den Me tall stab und
formt ihn zu einem „U“. Der Schmied be ar bei tet das ge bo gene Werk stück
funkensprühend und mit gezielten Schlägen. Im Kettenschmiedemuseum
Frönden berg können Be sucher das harte und fas zinieren de Hand werk der
Kettenherstellung ursprünglich erleben.
84
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

KUNST UND KULTUR
AUTORIN
Dagmar Thiel
ist freiberufliche Journalistin
und Dozentin für
journalistische Weiterbildung
in Bad Bentheim
be sichtigt, son dern auch aus pro biert werden“, er gänzt Norbert
Muczka. 18 ehren amt liche Mit ar beiter in for mieren die Be sucher
bei Führungen nicht nur, son dern pro du zieren auch Ketten. Als
be sondere Attrak tion ar beitet am ersten Sonn tag im Monat
ein Schmied an Amboss und Esse. Die Ge räusch kulisse, die
sprühenden Funken und die Wasser dampf schwa den, während
er das 1.300 °C heiße Eisen im Wasser löscht, sind ein spektakuläres
Schau spiel. „Bei Be sich tigungen von Schul klassen und
Jugend gruppen können die Kinder selbst ihr eigenes Kettenglied
mit denen der anderen zu einer Kette der Freund schaft
ver binden“, er klärt Muczka.
Foto: Norbert Muczka
Seit mehr als 3.000 Jah ren gehören Ketten zum All tag der
Menschen, als fi li graner Schmuck ebenso wie als tech nisches
Hilfs mittel. Für das östliche Ruhr gebiet und das an gren zende
Sauer land gehörte die Ketten her stellung einst zu den wichtigsten
Indus trie zweigen. Das galt auch für die Stadt Fröndenberg.
„Unser Museum will das alte Hand werk des Kettenschmiedens
und -schweißens lebendig er halten“, sagt Norbert
Muczka, Vor stands mit glied des Förder ver eins Kultur zen trum
Frönden berg, der das dortige Ketten schmie demuseum betreibt.
Das 1999 eröffnete Museum zeigt in drei Räumen 18 funktionsfähige
Ma schinen aus den Jahren 1910 bis 1950 sowie eine
Schmiede feuer an lage. Die Maschinen wurden in mühevoller
Klein arbeit aus zahl reichen ehe maligen Ketten fa briken
zusammen getra gen, res tau riert und wieder funk tions fähig
gemacht. Im Museum be finden sich alle für diese Ar beiten erfor
der lichen Schneide- und Biege maschinen, elek trische Handschweiß
maschinen und Ketten schweiß auto maten. Zu sehen
sind außer dem Roll fässer sowie Ver dreh- und Ketten prüfmaschinen,
mit denen die fer tigen Ketten ge rollt, po liert, verdreht
und ge prüft wurden. „Die Ma schinen können hier nicht nur
Herz stück des Museums ist die Schmiede feuer anlage mit den
beiden Fall hämmern und dem Trans missions an trieb aus dem
Jahre 1910. Sie stammt aus der Ruhr land Ketten fabrik Wilhelm
Prünte. Mit Hilfe von Spezial koks und einem Luft ge bläse
werden die U-förmig ge bogenen Pinne auf etwa 1.300 °C er hitzt
und mit dem Fall hammer an den beiden Enden flach ge schlagen
– dies wird „An schärfen“ ge nannt. Dann wird das „U“ durch ein
bereits fertiges Ketten glied ge steckt. Am Am boss schlägt dann
der Schmied die beiden an ge schärften Enden über ein ander,
so dass ein „O“ ent steht. Nach er neu tem Er hitzen wird das
neue Ketten glied mit kräftigen Hammer schlägen ver schweißt.
Unter dem Fall hammer bär ent steht die optimale Rund form.
Zum Schluss ent fernt der Ketten schmied mit dem Schmiedehammer
den ent stan denen Grat am Ketten glied und gibt ihm
die end gültige Form.
Das Ketten schmiede mu seum ent stand in dem ehe maligen
Magazin ge bäude der Pa pier fabrik Himmel mann. An die 1982
ge schlossene und ab 1987 ab ge brochene Fabrik er innert auch
heute noch der un weit des Museums stehende „Fröndenberger
Trichter“. Das 14 Meter hohe im po sante Metall bau werk
wurde ge nutzt, um Was ser zu reinigen, das für die Papier produk
tion un er lässlich war. Um ein solches Mu seum ins Leben zu
rufen, braucht man nicht nur eine über zeu gende Idee, sondern
auch etwas Glück und die richtigen Kon takte. Bei einer privaten
Feier Mitte der 1990er-Jahre in Frönden berg war auch der
renommierte Künstler Markus Lüpertz unter den Gästen. Die
Mu seums macher konnten ihn für die Idee ge winnen, den Hochleistungs-Trich
ter stoff-Fänger als Denk mal der In dus trie kultur
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017 85

KUNST UND KULTUR
zu er hal ten. Lüpertz malte den Trich ter zudem und er laub te
dem Verein, davon 120 Sieb drucke an fer tigen zu lassen. Durch
den Ver kauf der Bilder eines der re nommier tes ten Künstler
Deutschlands kamen damals 75.000 D-Mark zu sam men, Res taurierungs
kosten für den Trichter und Start kapital für das Kettenschmie
de museum. Heute steht der Trichter unter Denk malschutz
und gilt als Wahr zeichen der 22.000-Ein wohner-Stadt.
Die Außen mauern des ehe maligen Stroh lagers der Papier fabrik
blieben eben falls er hal ten, 2007 wurde in diesem Forum neben
dem Mu seum der Ver an stal tungs ort „Kultur schmiede“ er öffnet.
Das Mu seum ist zu gleich die Außen stelle des Frönden berger
Standes amtes. Im Schein von 300 Tee lichtern vor dem flackern
den Schmiede feuer haben bis lang mehr als 660 Paare
den Bund fürs Leben ge schlossen. Sie können hier direkt nach
der standes amt lichen Trau ung ge mein sam mit einem Schmied
ein Hoch zeits ketten glied fertigen.
Foto: Gerd Nolte
Foto: Norbert Muczka
GE SCHICHTE DER KET TEN IN FRÖNDEN BERG
Die Ge schichte der Frön den berger Ketten her stel lung
begann um 1830. Damals stellte das Iser lohner Draht walzwerk
nicht nur selbst Ketten her, son dern ließ diese auch
in Heim ar beit fer tigen. Im Möhne tal gab es neben einigen
Ar bei tern, die das ganze Jahr in der Fabrik oder zu Hause
schmie de ten, zahl reiche kleine Land be sitzer und Bauern,
die dem Ge werbe über wiegend in der schlech ten Jahreszeit
nach gingen. „Viele Frön den berger Land wirte fan den als
Heim ketten schmiede ein lohnen des Neben ein kommen zu
ihrer Land wirt schaft“, er klärt Norbert Muczka. Der ehe malige
Stadt bau rat in Frön den berg war einer der Mit ini tia toren des
Ketten schmiede mu seums.
Mit zu neh mender In dus triali sierung gab es in der zweiten
Hälfte des 19. Jahr hun derts aber immer mehr Fabrik ar beit.
1858 grün dete Wilhelm Prünte jr. die erste Ketten schmiede in
Frönden berg. Ab 1866 wurden dann viele weitere Ketten fabriken
er richtet. Die Er zeug nisse gingen in alle Welt und begrün
de ten Frönden bergs Ruf als „Stadt der Ketten“. Deren
Spe zia lität waren extra …dicke Spezial ketten, die eben falls im
Mu seum zu sehen sind. Mit zehn Zenti metern Durch messer
kamen sie vor allem als Schiffs- und Anker ketten zum Einsatz.
„Ketten krisen“ wur den 1929 durch die Welt wirt schafts krise
und 1932 durch die In fla tion ver ur sacht. Nach dem Zweiten
Welt krieg flo rierte die Ketten pro duk tion dann wieder, bis
sie in den 1980er Jahren unter anderem durch den in ternatio
nalen Markt nicht mehr kon kur renz fähig war. Die
Ketten schmieden, die mehr als 100 Jahre das Bild der Ruhrstadt
präg ten, sind seit dem ver schwun den. „Zur Blüte zeit
der Ketten in dus trie gab es in Frön den berg mehr als 4.000
Arbeits plätze in der Ketten pro duktion. In dem Ort hatte
damals nahe zu jeder damit zu tun“, sagt Muczka. Der letzte
noch in Frönden berg an sässige Pro du zent, das Prünte
Ketten werk, wurde 2004 von der HEKO Ketten GmbH aus
Wickede über nommen.
Kettenschmiedemuseum Fröndenberg/Ruhr
Himmelmann-Park
Ruhrstraße 12
58730 Fröndenberg
www.freu-dich-auf-froendenberg.de
Öffnungszeiten:
April bis Oktober an jedem Samstag und Sonntag sowie an
allen Feiertagen von 10 bis 16 Uhr.
Führungen außerhalb dieser Öffnungszeiten nach vor heriger
Terminvereinbarung unter +49 2303 82004 oder
+49 171 7092963 oder norbert-muczka@t-online.de
86
massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2017

Innovative Lösungen
für die Massivumformung.
SCHULER PRESSEN GMBH
Bahnhofstraße 41
73033 Göppingen
Tel. +49 7161 66-307
Fax +49 7161 66-729
forging@schulergroup.com
NEUHEITEN IN DER HALBWARM- UND WARMUMFORMUNG.
Vier Servo-Motoren im Kopfstück der neuen Schmiedepresse MSE erhöhen nicht
nur die Ausbringungsleistung, sondern verlängern darüber hinaus die Lebensdauer
des Gesenks signifikant. Die hydraulische Ringwalze verbessert durch spezielle
Features die Werkstückqualität der Ringe und entlastet gleichzeitig die Werkzeuge.
Darüber hinaus bietet Schuler sowohl Einzellösungen als auch Turn-Key-Anlagen
für das Schmieden von Aluminium-Bauteilen verschiedenster Größen. Beim
Schmieden von Aluminium ist Schuler Ihr erfahrener Partner.
www.schulergroup.com/Forging