Industrieanzeiger 09/10.2019

Werkzeuge die Grenzen der Umformbarkeit
dieser Stähle aus. Diese neuen Umformtechniken
gehen über das hinaus, was Methodenplaner
beim Tiefziehen klassischerweise
umsetzen, wenn in der Simulation oder im
Tryout Umformfehler wie Blechreißer, Faltenbildung,
Oberflächenfehler, Einfallstellen
oder Rückfederung erkannt werden. Dazu
zählen Änderungen der Radien oder der
Niederhaltekräfte ebenso wie gezielte partielle
Änderungen an der Umformgeschwindigkeit
beim Einsatz servoangetriebener
Pressen. Zwei Verfahren haben dabei in den
letzten Jahren für Aufmerksamkeit gesorgt.
Es geht darum, das Material während
der Umformvorgänge dorthin zu bringen,
wo es im Prozess gebraucht wird, hat
Helmar Aßfalg, Geschäftsführer bei Allgaier
das Problem seinerzeit bei der Vorstellung
des Variotempo-Verfahrens auf den Punkt
gebracht.
Variotempo zielt als Umformmethode
darauf, die erreichbaren Umformgrade beim
Kaltumformen hochfester Stähle und Aluminiumlegierungen
zu verbessern. Bei Stahl
funktioniert das Verfahren für Materialien
mit Festigkeiten bis 1200 MPa. In wenigstens
einer der Ziehstufen eines mehrstufigen
Umformprozesses wird dazu eine geteilte
Matrize eingesetzt, wobei ein Matrizenteil
unabhängig vom anderen mit einer anderen
Geschwindigkeit bewegt wird. Damit wird
das Werkstück in definierten Bereichen mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten geformt.
Das verbessert den Materialfluss in
die kritischen Bereiche des Werkstücks, so
dass hochfeste Stahlbauteile mit erstaunlich
hohen Umformgraden erreicht werden.
Das Variotempo-Verfahren lässt sich mit
einem oder mehreren Werkzeugelementen in
einer oder mehreren
Ziehstufen eines
mehrstufigen
Prozesses realisieren.
Wesentlich
ist, dass die
geteilten Matrizen
mit Hilfe der Umform -
simulation gezielt dort angeordnet
werden, wo sie das Fließen des Materials
optimal unterstützen.
Allgaier setzt das Variotempo-Verfahren
in seinem Werk in Oelsnitz für mehrere Bauteile
großer Automobilhersteller ein. Reali-
Variotempo von Allgaier
arbeitet mit geteilten
Matrizen und partiell
unterschiedlichen
Umformgeschwindigkeit
en in einer Ziehstufe. Das
erhöht die Umformgrade
und macht es möglich,
bisher zweiteilige Bauteile
einteilig herzustellen.
Hier ein Beispiel Radhaus.
Bild: Allgaier
siert werden unter anderem ein Radhaus,
ein Teil einer Bodenblechgruppe oder ein
Schiebedachrahmen. Die Vorteile des Verfahrens
gibt das Unternehmen mit Materialeinsparungen
um 40 % und Gewichtseinsparungen
um 60 % gegenüber konventioneller
Bauweise an. Das ergibt sich unter anderem
daraus, dass die höheren Umformgrade
erlauben, bisher zweiteilige, verschweißte
Teile einteilig auszuführen.
Das Material beim Umformen an die
richtigen Stellen zu bringen, ist auch ein Ziel
des Smartform-Verfahrens das Thyssenkrupp
im letzten Jahr vorstellte. „Stauchen
statt Ziehen“ soll dabei die Formabweichungen
durch Rückfederungseffekte minimieren
und so auf Anhieb zu passenden
Bauteilen führen. Nach Thyssenkrupp-Pressesprecher
Mark Stagge ist das Verfahren
für hochfeste Stähle mit Festigkeiten bis
1200 MPa konzipiert. Ausgangspunkt ist
die Überlegung, dass beim Tiefziehen Material
in die Umformbereiche nachfließen
muss und ergo ausdünnt. Wanddickenreduzierungen
aber verstärken den Rückfederungseffekt.
Das Verfahren beginnt mit einem nahezu
passgenauen Beschnitt der Platinen, an der
in der Presse zunächst der Boden vorgeprägt
und anschließend die Vorform erstellt wird.
Bei der Vorform spielt dabei die Rückfederung
keine Rolle. Im entscheidenden Prozessschritt
wird diese u-förmige Vorform
kalibriert, wobei eine Art Schieber über die
Bauteilkante Druckspannungen in die Vorform
einbringt. Damit fließt mehr Material
in die Umformzonen, sodass das Bauteil
seine Endgeometrie nahezu ohne Rückfederungseffekte
erhält.
Das endkonturnahe Beschneiden verringert
nach Thyssenkrupp den Materialeinsatz
um bis zu 15 % und reduziert über eine
längere Einsatzdauer die Material-, Entsorgungs-
und Energiekosten. Prinzipiell sei das
Verfahren für unterschiedliche Bauteile der
Fahrzeugstruktur geeignet. Die Smartform-
Werkzeuge sind mit jeder Standardanlage
kompatibel. Aktuell sei das Smartform-Verfahren
bei einem großen Automobilhersteller
in Deutschland für verschiedene Strukturteile
der nächsten Fahrzeuggeneration in
Erprobung.
Wie die hochfesten kaltgeformten Karosserieteile
am Mazda 3 hergestellt sind, haben
die Entwickler aus der Kooperation von
Mazda, Nippon Steel & Sumitomo Metal
und JFE Steel Corporation nicht veröffentlicht.
Aber die kaltgeformten hätten 3 kg
Gewicht gegenüber dem Vorgängermodell
eingespart. Insgesamt liegt der Anteil an
hochfesten Stählen im Mazda 3 bei 60 %
und an ultrahochfesten Stählen bei 30 %.
Volker Albrecht
Fachjournalist in Bamberg
Mit kaltgeformten, hochfesten
Stahlbauteile mit einer
Festigkeit von 1310 MPa im
Mazda 3 wird die Grenze der
Kaltumformbarkeit hochfester
Stähle deutlich nach oben
verschoben. Bild: Mazda
Industrieanzeiger 09/10.19 67