Gepulste elektromagnetische Felder schneiden hochfeste Bleche

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Andererseits führten die neue untere Spulenwindung sowie eine optimal auf die Spule abgestimmte Anschlusstechnik zu einer Senkung der Induktivität um etwa 1/3 und gewährleisteten somit einen höheren Maximalstrom, der zuvor durch die hohe Induktivität der zu Beginn der Untersuchungen genutzten Spulenkonfiguration begrenzt war.

Pulsgeneratoren ermöglichen das Schneiden von 22MnB5

Somit konnte mit Hilfe von 10-kV-Pulsgeneratoren der PST Products GmbH ein höherer Entladestrom erzielt und damit erfolgreich das Schneiden des 22MnB5 realisiert werden, wie in der nachfolgenden Abbildung (Bild 5) dargestellt.

Die dafür im Spulenquerschnitt wirkende Energie betrug 19000 J. Bild 6 zeigt im Schliffbild die gemessenen Schnittflächenkennwerte, die prinzipiell denen der mittels Gasgeneratortechnik (direktes Prinzip) erreichbaren gleichen, sich jedoch von den Ergebnissen der Schneidversuche mit einem angetriebenen Schneidstempel beim adiabatischen Trennen auf der ADIA 7 des Fraunhofer-IWU (indirektes Prinzip) grundlegend unterscheiden (Bild 7).

Die Vorteile elektromagnetischen Impulse ist der berührungslose Druck

Mittels EMPT geschnittene Bauteile weisen gegenüber stempelgebundenen Schneidprozessen einen recht hohen Kanteneinzug bei nahezu keinem Schnittgrat auf. Als Vorteil des Verfahrens ist vor allem die berührungslose Druckaufbringung zu nennen, das heißt, es entfällt der beim Schneiden hochfester Werkstoffe starken Beanspruchungen und Verschleiß unterliegende Schneidstempel.

Mit Hilfe der elektromagnetischen Pulsformtechnologie (EMPT) ist es möglich, auch hochfeste Stähle des Typs 22MnB5 im pressgehärteten Zustand zu schneiden. Der Schneiddruck wird berührungslos durch die Schneidspule aufgebracht, die aufgebaute Versuchsspule erlaubt Standzeiten von mehr als 1000 Pulsen. Im industriellen Einsatz kann dies durch eine entsprechend großzügigere Dimensionierung jedoch noch signifikant bis zu einer Lebensdauer der Spule von mehr als 2000000 Pulsen gesteigert werden.

Das Schneiden von höchstfesten Blechwerkstoffen ist nachgewiesen

Die Entscheidung für die Anwendung der elektromagnetischen Impulsformtechnologie für das Schneiden hoch- und höchstfester Blechwerkstoffe muss neben der Betrachtung der Gesamtprozesskette und somit wirtschaftlichen Aspekten letztlich entsprechend der geforderten Bauteilfunktionalität getroffen werden. Die Anwendbarkeit dieser Technologie wurde im Rahmen des Vorhabens erfolgreich nachgewiesen.

Literatur

[1] Neugebauer, R., Bräunlich, H., Kräusel,V.: Umformen und Schneiden mit Hochgeschwindigkeit – Impuls für eine ressourceneffiziente Karosserieteilbearbeitung, 5. Chemnitzer Karosseriekolloquium CBC 2008, 11./12.11.2008, Berichte aus dem IWU 48, S. 205-214

[2] Winkler, R.: Hochgeschwindigkeitsumformung. VEB Verlag Technik, Berlin, 1973

[3] Daehn, G. S. et. Al: Opportunities in High-Velocity Forming of Sheet Metal. Metalforming magazine, January 1997

[4] Schäfer ,R., Pasquale, P.: Elektromagnetische Pulsumformtechnologie im industriellen Einsatz. In Groche, P.: Tagungsband 10. Umformtechnisches Kolloquium Darmstadt. Verlag Meisenbach Bamberg, S. 143-150, 2009

[5] Schäfer ,R.; Pasquale, P.: Elektromagnetische Puls-umformtechnologie im industriellen Einsatz. Whitepaper PST Products Stand 08/2009, www.pstproducts.com

Dr.-Ing. Verena Kräusel, Leiterin der Abteilung Blechbearbeitung am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz, Dr.-Ing. Ralph Schäfer, Forschung und Entwicklung, PST Products GmbH in Alzenau und Dr. Lars Engelbrecht, Technologieplanung und -entwicklung, Volkswagen AG in Wolfsburg.

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