Umformwerkzeuge Konstruktionsmethodik sorgt bei Groß-Umformwerkzeugen für Leichtigkeit

Autor / Redakteur: Christoph W. Eckard / Dietmar Kuhn

Bis vor wenigen Jahren schien das Thema Gewichtsoptimierung von Großwerkzeugen kaum von Interesse zu sein. Der Nutzen durch Material- und damit auch Gewichtseinsparung war meistens zu gering im Verhältnis zum Aufwand. Die Situation hat sich mittlerweile aber grundlegend geändert.

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Mit der richtigen Methode lässt sich bei Großwerkzeugen für die Umformtechnik durch die Topologie-Optimierung eine Menge Gewicht einsparen. Bild: Kuhn
Mit der richtigen Methode lässt sich bei Großwerkzeugen für die Umformtechnik durch die Topologie-Optimierung eine Menge Gewicht einsparen. Bild: Kuhn
( Archiv: Vogel Business Media )

In den letzten Jahren sind die Materialkosten bei Großwerkzeugen für die Umformtechnik teilweise dramatisch gestiegen. Dabei sind viele Werkzeuge reichlich überdimensioniert, sodass sich teilweise alleine schon über das einzusparende Material die Kosten für eine Optimierung kompensieren lassen. Aber inzwischen spielt nicht nur der Materialpreis die entscheidende Rolle. Weitere Faktoren müssen heute berücksichtigt werden. Da wären zum Beispiel die Teile, die immer größer werden.

Moderne Groß-Umformwerkzeuge vereinen viele Funktionen in sich

Damit steigt das Gewicht der Umformwerkzeuge zwangsläufig. Inzwischen stoßen manche Unternehmen damit bereits an die Transportkapazität ihrer Hallenkräne. Aber auch der Transport vom Hersteller zum Produzenten geht immer mehr ins Geld.

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Ein weiterer Punkt sind die in ein Umformwerkzeug integrierten Funktionen. Gerade in der Blechumformung versucht man, die Zahl der Bearbeitungsstationen zu begrenzen. Um dies zu erfüllen, werden immer mehr Funktionen in ein Werkzeug integriert.

Komplexe Bewegungsabläufe erfordern dabei zusätzliche Freiräume. Aber auch der Abtransport des Restmaterials benötigt immer mehr Platz. Die Werkzeuge werden dazu an immer mehr Stellen ausgehöhlt. Das geht sowohl zu Lasten der Steifigkeit als auch manchmal zu Lasten der Standfestigkeit.

Umformwerkzeuge müssen höherer Hubzahl standhalten

Ein weiterer Punkt sind die erhöhten Hubzahlen. Untersuchungen haben ergeben, dass eine Steigerung der Hubzahl, was so viel wie eine größere Ausbringung pro Zeiteinheit bedeutet, ein bisher häufig unterschätztes Einsparpotenzial darstellt. Neue Pressenkonzepte tragen dieser Forderung Rechnung. Nur, wenn die Werkzeuge zu schwer sind, reicht die Antriebsenergie nicht aus, um diese gewünschten Zykluszahlen zu erreichen.

Und dann wären noch die gestiegenen Energiekosten im Werkzeugbau zu berücksichtigen. Denn jede Bewegung eines Werkzeugs kostet Energie. Jedes Kilogramm Gewicht zu viel kostet unnötig Energie. Auch diese Kosten können heute nicht mehr vernachlässigt werden (Bild 1 – siehe Bildergalerie).

Große Umformwerkzeuge lassen sich kostengünstig optimieren

Fest steht jedenfalls, dass die Optimierung von Großwerkzeugen heute kostengünstig möglich ist. Während auf der einen Seite die Notwendigkeit für Optimierung zugenommen hat, hat sich gleichzeitig auch beim Aufwand einiges zum Positiven verändert.

Auch wenn bis vor wenigen Jahren die Formoptimierung ausschließlich in den Händen von Spezialisten lag, ist dies durch die zur Verfügung stehenden Tools heute für praktisch jeden Konstrukteur oder Entwickler möglich. Bahnbrechend war hier vor etwa 12 Jahren die Vision eines mutigen BMW-Verantwortlichen.

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