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Umformtechnik

Berührungslos umformen, trennen und fügen mit elektromagnetischen Impulsen

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Im Bereich des Fügens können unterschiedlichste Metall/Metall- und Metall/Nichtmetall-Verbunde hergestellt werden. Die Trennoperationen werden mit einer Werkzeugspule und einer Schneidmatritze durchgeführt, wobei sich die Schnittqualität durch eine geringe Gratbildung auszeichnet. Psyk nennt eine Vielzahl möglicher Anwendungsbeispiele: „Leichtbau-Fahrwerkskomponenten, leichte Tragwerksstrukturen, gasdichte Heizungs- und Klimaleitungen oder Kraftstoffleitungen.“

Individuelle und funktionsangepasste Bauteileigenschaften sind möglich

Durch lokale EMU lassen sich unter anderem individuell gestaltete und funktionsangepasste Strukturen in Bauteile einbringen. Dadurch können die Bauteileigenschaften in Bezug auf Gewicht und akustisches Verhalten verbessert werden. Beispielsweise kann durch die Einbringung solcher Strukturierungselemente die Bauteilsteifigkeit erhöht werden, sodass eine deutliche Verringerung der Wandstärke möglich wird, sofern eine hinreichende Festigkeit des Werkstoffs gegeben ist. Gleichzeitig kann eine Verbesserung der akustischen Bauteileigenschaften erzielt werden, da die Eigenfrequenz der modifizierten Struktur häufig höher ist als die einer konventionell gestalteten. Die Industrierelevanz ist also durchaus gegeben. „Trotzdem ist das Verfahren nicht so verbreitet, wie man annehmen könnte“, sagt Kolbe. Dies läge wohl auch daran, dass Unternehmen es nicht gewohnt sind, mit Strom als Kraft erzeugendem Medium zu arbeiten. Und Psyk nennt einen weiteren Aspekt: „In der Ausbildung nehmen die angehenden Ingenieure die elektromagnetische Umformung oft nur als Randthema wahr, denn ihr wird häufig nur ein vergleichsweise kleiner Part in den Vorlesungen gewidmet.“ Um das Thema in der Öffentlichkeit und in der Industrie weiter voranzutreiben, engagieren sich Unternehmen und Wissenschaftler aus den USA, Belgien, Deutschland, China, Südkorea, Schweden, Frankreich, der Ukraine und Kanada in der International Impulse Forming Group. Mit gemeinsamen Projekten und Veranstaltungen wollen die hier organisierten Netzwerkpartner dazu beitragen, dass das Thema elektromagnetische Umformung zunehmend zu einem festen Bestandteil bei den umformtechnischen Anwendungen in der Industrie wird.

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Anlagentechnik sichert reproduzierbaren und stabilen Prozess

Einer der Vorreiter bei der Herstellung der Anlagentechnik in Deutschland ist die Dortmunder Poynting GmbH, die das SMU-Verfahren (schnelle magnetische Umformung) bis zur Serienreife entwickelt hat. „Neben dem energieeffizienten und modularen Anlagenaufbau und einem reproduzierbaren und stabilen Prozess ist auch die Integration in eine automatisierte Serienproduktion für die erfolgreiche Markteinführung des berührungslosen Umformverfahrens nötig“, unterstreicht Dr. Ing. Charlotte Beerwald, Geschäftsführerin der Poynting GmbH. Hierzu ist das Dortmunder Unternehmen eine Kooperation mit dem Automatisierungsspezialisten ZBV-Automation GmbH aus Troisdorf eingegangen, um gemeinsam die Prozessintegration in voll- oder teilautomatische Produktionssysteme zu standardisieren. Erstmals wurde der vollautomatisierte SMU-Fügeprozess innerhalb einer Fertigungszelle im vergangenen Jahr auf der Motek präsentiert: Zwei Fügepartner aus verschiedenen metallischen Werkstoffen wurden über flexible Zuführsysteme der Anlage zugeführt und in der Spule hochgenau zueinander ausgerichtet. Der anschließende Fügeprozess mit einem SMU-Compact-Anlagenmodul von Poynting erfolgte dann innerhalb weniger Mikrosekunden bei einer Gesamttaktzeit der Anlage von etwa 12 sec, wobei diese reduzierbar auf 6 sec ist. Die Automatikzelle zeigt die vollständige Integration mit anschließender Kontrolle und Kennzeichnung der gefügten Bauteile, inklusive Rüstoption für andere Fügegeometrien unter Serienbedingungen. „In unserer Kooperation mit ZBV haben wir mit der Vorstellung unserer Anlagentechnik weltweit für große Aufmerksamkeit gesorgt. Der Schritt aus der Forschung in die Industrie scheint gelungen“, blickt Beerwald zurück, die sich bereits in ihrer Dissertation mit dem Thema Hochgeschwindigkeitsumformen und elektromagnetische Umformung beschäftigte. Wenn im Oktober die Motek in Stuttgart ihre Pforten wieder öffnet, dann wird am Stand von ZBV-Automation auch über die Weiterentwicklung der Anlagentechnik für die elektromagnetische Umformung und die Einsatzmöglichkeiten in der Serienproduktion informiert.

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