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VDI-Fachausschuss Stanzerei-Großwerkzeuge

Neue Werkstoffe und Fertigungstechnik

| Redakteur: Dietmar Kuhn

Der Automobilbau ist aufgrund der großen Typen- und Derivateanzahl derzeit stark im Umbruch – insbesondere der Karosseriebau mit neuen Werkstoffen und Fertigungstechniken. So sind beispielsweise Servopressen und der Werkstoffmix mit neuen Stählen, Aluminium, Magnesium und Kunststoffen für die Werkzeugbauer eine echte Herausforderung.

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Karosseriebauer sind im Umdenken begriffen. Neue Werkstoffe und Fertigungstechnologien wie beispielsweise Servopressen verlangen nach veränderten Ferigungskonzepten.
Karosseriebauer sind im Umdenken begriffen. Neue Werkstoffe und Fertigungstechnologien wie beispielsweise Servopressen verlangen nach veränderten Ferigungskonzepten.
( Bild: BMW )

Gelegentlich treffen sich Experten aus der Automobil- und Zulieferindustrie, Vertreter der Werkstoffentwickler sowie Pressen- und Umformmaschinenhersteller, um sich über die Zukunft der Branche auszutauschen. Der VDI-Fachausschuss Stanzerei-Großwerkzeuge bietet dafür das ideale Forum. Aktuell wurden neue Fertigungskonzepte für die Karosserie von morgen vor dem Hintergrund diskutiert, dass es zunehmend neue Werkstoffe und Fertigungskonzepte gibt, die den Automobilhersteller vor große Aufgaben stellen. Dort, in der Autoindustrie sucht man vor allem den Anforderungen gerecht zu werden, die von Umwelt, Urbanisierung, Politik, Wirtschaft, Kultur und vor allem von Kundenwünschen vorgegeben sind.

Mit innovativen Karosseriekonzepten gegen die Derivateschwemme

Grundsätzlich, so referierte es Dr.-Ing. Josef Meinhardt von der BMW AG in München, „wird jede Technologie ersetzt“.

Gründe für das fast schon radikale Umdenken sind zum einen das Wachstum der Derivate- und zum anderen der Effizienzgedanke, der aber gleichzeitig mit dem Wunsch nach mehr Fahrdynamik verbunden ist. War es beispielsweise in 70er- und 80er-Jahren ein kleines, überschaubares Angebot der OEM für die Kunden – im Prinzip kaufte der Kunde, was angeboten wurde –, so hat sich diese Palette um den Größenfaktor 5 bis 6 vervielfacht.

Automobilhersteller reagieren deshalb heute mit sogenannten Karosseriekonzepten: eine Basisversion (auch Backbones genannt) für mehrere Typen beziehungsweise Ausstattungsvarianten. „Bei BMW setzen wir auf zwei neue Konzepte“, sagt Meinhardt. „Zum einen auf eine konventionelle Schalenbauweise, die aus hoch- und höchstfesten Stählen sowie aus Aluminium besteht. Das zweite Konzept, wir nennen es Live-Drive-Konzept, baut auf faserverstärkte Kunststoffe (CFK oder sogenannte Composites) auf“, ergänzt er. Das Karosseriekonzept der Schalenbauweise gilt demnach als evolutionäre Weiterentwicklung, die vor allem aus einem metallischen Materialmix besteht, wobei zunehmend Aluminium und Aluminiumlegierungen zum Einsatz kommen, denn diese tragen dem Leichtbaugedanken am ersten Rechnung. So werden bereits heute Türteile und B-Säulen aus Aluminiumwerkstoffen gefertigt, aber auch sogenannte Tailored-Produkte (maßgeschneiderte Bauteile) im Verbund Stahl-Aluminium. Für bestimmte Bereiche, wie beispielsweise Frontpanels, kommen auch Magnesiumlegierungen ins Spiel.

All das hat natürlich Auswirkungen auf die Fertigung beziehungsweise Herstellbarkeit der Bauteile und somit auch auf Veränderungen im Presswerk. Dabei geht es vor allem um die prozesssichere Umformung der neuen Materialien, insbesondere der höchstfesten Stähle. Damit einhergehend werden Presswerker auch mit der Diversifikation und Beherrschung neuer Umformtechnologien, wie beispielsweise der Warmumformung oder dem Gießen von Aluminium und Magnesium, konfrontiert.

Servopressen bieten Umformern alle Möglichkeiten

Neuartige Pressen mit Servotechnologie, wie sie beispielsweise von Schuler entwickelt werden, bieten im Vergleich zu bestehenden Umformanlagen wesentlich mehr Möglichkeiten, auch mit häufigeren Werkzeugwechseln die wegen der geringer werdenden Losgrößen erforderlich sind.

Einer, der die Veränderungen hautnah miterlebt beziehungsweise mitgestaltet, ist mit Ingo von Wurmb ein erfahrener Presswerker, ebenfalls von der BMW AG. Er ist tagtäglich mit der Umsetzung der bereits genannten Anforderungen an die Karosserie von morgen befasst und sieht diese Erfüllung zum einen in einer höheren Standardisierung der Technologien sowie in neuen Möglichkeiten. „Wir sind permanent an der Wertstromoptimierung, die vor allem durch einen geringen Planungsaufwand auf die Abpressung großer Karosserieteile vor Ort, geringe Losgrößen und Lagerbestände, aber auch durch weniger Lageraufwand und die Verkürzung der Durchlaufzeiten vom Coil zum fertigen Blechteil bestimmt wird“, erklärt von Wurmb.

Kennzahlen verdeutlichen die Leistungssteigerung im Presswerk

Interessant sind die von von Wurmb präsentierten Charts mit den Kennzahlen-Vergleichen. Dort werden die Werkzeugwechselzeiten, die Auftragslaufzeiten, die Stundenleistungen sowie die Produktivität mit unterschiedlichen Pressentypen gezeigt. Leicht erkennbar wird dabei, dass Servopressen am besten abschneiden, die Entscheidung für die eine oder andere Pressentechnologie letztendlich aber von den Bauteilen abhängt. Ähnliches betrifft auch das Werkzeug. Mit den sogenannten Composites und Mischbauweisen wird derzeit auch die Pressentechnik sowie der Werkzeugbau neu diskutiert. Beim bayerischen Automobilhersteller ist man damit auf bestem Wege.

Für die Neugestaltung des Automobilbaus insgesamt sind viele Faktoren neu zu überdenken. Davon berichten konnten während des VDI-Workshops mit etwa 200 Teilnehmern auch Werkstoffexperten sowie Anlagenhersteller der Umformtechnik mit hochinteressanten Referaten. Das Thema des Workshops „neue Fertigungskonzepte für die Karosserie von morgen“, ist deshalb noch lange nicht abgeschlossen – es hat vielmehr gerade erst begonnen.

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