Innenhochdruckumformen Innenhochdruckumformen liefert komplexe Blechteile für Gegenwart und Zukunft

Bei der Fertigung komplexer Blechteile hat sich das Innenhochdruckumformen (IHU) als wirkmedienbasiertes Verfahren etabliert. Die Hersteller nutzen diese Technik vor allem, um Fahrwerk-, Abgas- und Strukturteile zu produzieren. Eine Reihe neuer Ansätze des Umformspezialisten Schuler verspricht hohe Zeitgewinne und Kosteneinsparungen.

Anbieter zum Thema

ARKU Maschinenbau GmbH

G+K Umformtechnik GmbH

Technologie-Institut für Metall & Engineering GmbH

Schuler AG

Im Mittelpunkt der Überlegungen stehen das hydraulische und das hydromechanische Tiefziehen. Beim hydraulischen Tiefziehen werden die Teile dabei mithilfe eines unter Druck stehenden flüssigen Mediums in eine feste Gravur geformt, beim hydromechanischen Tiefziehen mittels eines festen Stempels gegen ein unter Druck stehendes flüssiges Medium geformt. Sowohl in der Automobilindustrie als auch im Non-Automotive-Bereich werden die Verfahren zur Fertigung verschiedenster Bauteile eingesetzt.

Innenhochdruckumformen spart Zeit und Kosten

Für den Einsatz dieser Verfahren sprechen hohe Zeitgewinne und Kosteneinsparungen. „Bei den Kosten sind Einsparungen von bis zu 60% bei der Werkzeugentwicklung und Herstellung durchaus realistisch“, weiß Martin Launhard vom technischen Vertrieb bei Schuler.

„Wir konnten beispielsweise die Kosten für die Werkzeugherstellung zur Produktion eines Türinnenblech-Prototyps für ein Konzeptfahrzeug deutlich senken. Statt eigens ein 5-stufiges Werkzeug für die herkömmliche Umformung anzufertigen, fielen nur die Kosten für die Herstellung der Matrize sowie das nachfolgende Laserschneiden an“, berichtet Launhard weiter.

Investitionskosten beim Innenhochdruckumformen eher gering

Die Investitionskosten, die diesen Effizienzgewinnen gegenüber stehen, sind vergleichsweise gering, denn die neuen Verfahren nutzen die bestehende Maschinenbasis. Diese kann durch den einfachen Wechsel der Druckkammern umgerüstet werden. Die hydraulische Anlage wird unverändert genutzt.

Die Ergebnisse aus den bisher gemeinsam mit Kunden durchgeführten Projekten überzeugen. So bewährt sich das Schuler-Know-how beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt und hier für die Ariane 5, im Automotive-Bereich bei Maybach, im Non-Automotive-Bereich bei einer Wäschetrommel und einer Dunstabzugshaube von Miele sowie für Fassadenbleche und Abdeckungen in den Bereichen Architektur und Möbeldesign.

Kugelige Geometrien in einem Fertigungsschritt

Sowohl beim hydraulischen Tiefziehen als auch beim hydromechanischen Tiefziehen wird die Druckkammer durch eine PU-Schnur abgedichtet. Durch die Umformung mit einem fluiden Medium können insbesondere kugelige Geometrien in einem Fertigungsschritt hergestellt werden. Beim hydraulischen Verfahren werden die Halbzeuge ohne weitere signifikante Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück an die Matrize angelegt, so dass sehr gute Oberflächengüten erreicht werden.

Im Unterschied dazu bildet beim hydromechanischen Tiefziehen der Stempel die Kontur ab und das Wirkmedium ersetzt die Matrize. Beim Niedergehen des Stempels verringert sich das Volumen und der Druck im Medium sorgt dafür, dass sich das Blech an den Stempel anlegt.

Da bei diesem Umformverfahren die Reibung zwischen Blech und Ziehradius deutlich verringert wird, lassen sich mit dem hydromechanischen Tiefziehen erheblich höhere Ziehtiefen erreichen als mit dem konventionellen Tiefziehen. Durch das frühe Anlegen des Bleches an den Stempel reduziert sich die Gefahr der Bildung von Falten zweiter Ordnung stark. Das hydromechanische Tiefziehen eignet sich deshalb insbesondere zur Herstellung von Bauteilen, die beim konventionellen Tiefziehen zu Beginn des Prozesses große, nicht unterstützte Ringbereiche aufweisen, wie zum Beispiel konische Bauteile.

Komplexe Geometrien in 48 Stunden produzieren

Insbesondere die Möglichkeit, äußerst komplexe Bauteile herzustellen, ist ein deutlicher Vorteile im Vergleich zu anderen Verfahren. Denn sobald die Bauteile mit konvexen oder konkaven Geometrien in kleineren bis mittleren Stückzahlen mit höchsten Qualitätsansprüchen an Form und Oberfläche hergestellt werden sollen, ist die wirkmedienbasierte Umformung anderen Verfahren überlegen. K

onkrete Einsatzbereiche sind die Produktion von Bauteilen, bei denen Designaspekte im Vordergrund stehen. Hierzu zählen beispielsweise Fahrzeugkarosserien, Badarmaturen oder komplexe Strukturbauteile für Leichtbauanwendungen im Flugzeugbau.

Fluides Wirkmedium erlaubt Umformen in einem Schritt

Durch den Einsatz eines fluiden Wirkmediums können diese Bauteile künftig in einem Zug und nicht in mehreren Umformstufen hergestellt werden. Neben einer geringeren Materialbelastung sinken dadurch auch die Werkzeugkosten. Außerdem erweitert sich in Verbindung mit modernen Steuerungssystemen das Spektrum an Materialien, welche verarbeitet werden können. Das ist besonders dann interessant, wenn schwierig zu verarbeitende Werkstoffe zum Einsatz kommen. Und schließlich verweist Martin Launhard auch auf Umweltaspekte, wie den möglichen Verzicht auf ölbasierte Schmiermittel, deren Entsorgung zukünftig entfallen kann.

Schuler wagt den Blick in die Zukunft. „Die neuen Verfahren bieten Einsatzmöglichkeiten beim Rapid Prototyping von Formteilen in der Automobil-, Elektro- und Bauindustrie, der Serienfertigung von Nischenfahrzeugen oder der Produktion von Bauteilen mit komplexen Geometrien.“

(ID:227724)