Umformexperten sichern sich Innovationspreis

Förderkreis Umformtechnik Umformexperten sichern sich Innovationspreis

24.06.2008Autor / Redakteur: Dietmar Kuhn / Dietmar Kuhn

Das renommierte Institut für Umformtechnik (IFU) der Universität Stuttgart veranstaltet in zweijährigem Rhythmus und in Zusammenarbeit mit der Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH (FGU), Stuttgart die Internationale Konferenz: „Neuere Entwicklungen in der Blechumformung“. Im Rahmen der dreitägigen Veranstaltung wurde in diesem Jahr erstmals der Innovationspreis für besondere Ideen in der Blechbearbeitung verliehen.

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IFU Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart

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Immer dann, wenn die Forscher des IFU Stuttgart für ein paar Tage in die nahe gelegene Schwabenlandhalle nach Fellbach umziehen, dann unterhalten sich mehrere Hundert Experten der Umformtechnik über Erfahrungen, Trends und mögliche Visionen. Die Gäste sind meist Ingenieure aus der umformenden Industrie, wie etwa aus dem Karosseriebau oder dem Umformmaschinenbau.

Die Vorträge sind hochkarätig und geben den Teilnehmern ausreichend Impulse für weitere Innovationen in diesem Bereich. Eine Podiumsdiskussion, ebenfalls mit Experten namhafter Unternehmen, die in ihrer Branche oft zu den Weltmarktführern gehören, beantwortet offene Fragen und bietet Ansätze für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten.

Die Veranstaltung hat Tradition und wird in den letzten Jahren von Prof. Dr.-Ing. Mathias Liewald MBA erfolgreich fortgesetzt. Angereichert ist sie vor allem durch die Firmenexkursionen, wobei es immer Neues zu entdecken gibt.

Als erstmaliges Highlight während der Konferenz für neueste Entwicklungen in der Blechumformung darf die Verleihung des Innovationspreises des Fördererkreises Umformtechnik gewertet werden. Den Innovationspreis gibt es für besondere Entwicklungen in der Blechumformung beziehungsweise innovative Blechprodukte.

Innovationspreis Umformtechnik erstmals vergeben

Den Innovationspreis gibt es für Einzelpersonen und Teams aus Unternehmen, die eine neue und marktfähige Lösung oder ein neues und effizientes Produktionsverfahren entwickelt haben. Beurteilt werden die eingereichten Ergebnisse nach den Kriterien Prozessgestaltung, Kostenoptimierung und unter dem Gesichtspunkt neuer Vermarktungschancen.

Die beiden ausgelobten Preise gingen 2008 an Dipl.-Ing. Jörg Heusel von der Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG, Ditzingen, für eine neue Rohrverbindung und den dadurch erzielten Prozessfortschritt auf dem Gebiet der Integration von bestehenden Teilen durch die Anwendung von neuen Fertigungsverfahren bei gleichzeitiger Minimierung der eingesetzten Anzahl von Bauteilen, sowie an Dipl.-Ing. (FH) Gerd K. Reitter von der 4ming e. K., Bretten, für das Penetrieren von Blechen und Tiefziehteilen und den dadurch erzielten Fortschritt bei der Materialeinsparung, Formhaltigkeit und Prozessstabilität.

Einfaches noch einfacher gestalten

Seit 1998 führt Trumpf in Ditzingen regelmäßig Workshops zur Blechgestaltung durch und sorgt damit für Umdenkprozesse bei Ingenieuren. Rund 2000 Teilnehmer haben bisher zusammen mit dem Leiter der Konstrukteursausbildung bei Trumpf, Jörg Heusel, und seinen Kollegen Ideen für den Einsatz des flexiblen Werkstoffs erarbeitet. Das Ziel lautet immer, Baugruppen zu vereinfachen und für kosten- und gewichtsoptimierte Teile zu sorgen.

2004 kam im Rahmen eines solchen Workshops die Frage nach einer besseren Verbindung für zwei Rohre auf, die bis dato mit einem Blechteil und drei Schrauben zusammengefügt wurden. In das eine Rechteckrohr wurden dabei zwei Löcher gebohrt, an denen mittels Schrauben ein U-förmiger Winkel befestigt wurde. Dieser wiederum verfügte wie das zu befestigende Rohr über ein Bohrloch, durch das die Verbindungsschraube gedreht wurde. Eine relativ einfache Verbindung also, die noch einfacher gestaltet werden sollte.

Aus dieser Anforderung hat sich eine Rohrverbindung entwickelt, die immer dann interessant ist, wenn Teile schnell und kostengünstig miteinander verbunden werden sollen und nicht mehr lösbar sein müssen. Der Laser schneidet in das eine Rohr zwei Schlitze, das andere bearbeitet er so, dass zwei Laschen stehen bleiben, welche in die Schlitze gesteckt werden. In diese Abstecklaschen werden nochmals zwei kleinere Laschen geschnitten, in diese wiederum jeweils ein Loch, durch das die einzige nun noch benötigte Verbindungsschraube geführt wird. Das Konzept dieser zweiten Lasche ermöglicht eine sehr stabile Verbindung, da die vertikal wirkende Kraftrichtung der Schraube in eine horizontale Klemmkraft umgewandelt wird.

Die Rohre lassen sich auf Laser-Rohrschneidanlagen wie der Tru-Laser Tube herstellen. Besonders vorteilhaft ist, dass das Prinzip auch auf gebogene Blechprofile übertragbar ist. Dann kann der Zuschnitt mit einer Stanzmaschine oder einer Laser-Stanz-Kombimaschine gefertigt werden, wobei sich das Gewinde direkt integrieren lässt. Ein weiterer Verwendungszweck ist das Verbinden von abgeknickten Rohren. Mit dieser Möglichkeit lassen sich schnell, einfach und mit wenigen Einzelteilen Rahmenstrukturen aus Rohren aufbauen.

Fazit: Dadurch, dass sich die Konstruktionselemente von zwei Rohren, einem Blechwinkel, drei Schrauben und drei zu schneidenden Gewinden auf zwei Rohre, eine Schraube und ein Gewinde reduzieren, werden nicht nur die benötigten Teile weniger, sondern auch der Logistikaufwand, die Montagezeit und damit die Kosten. Ebenso verringert sich die Anzahl der Prozesse: Statt Rohre schneiden, Blech schneiden, biegen und Gewinde schneiden sind nur noch der erste und der letzte Schritt nötig – die Durchlaufzeit in der Fertigung wird entsprechend geringer.

Das Penetrieren von Blechen und Tiefziehteilen

Die Spannungs- und Dehnungszustände im Ziehteilboden während des Tiefziehens entziehen sich häufig einer direkten Beeinflussbarkeit. Dies hat zur Folge, dass die im Ziehteilboden gespeicherten Materialanteile nicht im Sinne der gewünschten Festigkeitseigenschaften optimiert sind. Auch die sich verändernden Prozessparameter verhindern ein gleich bleibendes Umformergebnis.

Das Penetrieren beschreibt einen Tiefziehprozess welcher durch mehrfaches iteratives Hohlprägen des Ziehteilbodens superponiert wird. Die entstehenden Oberflächendehnungen werden überwiegend durch das Dehnungsvermögen der Bodenfläche gespeist. In der Entlastungsphase, der so genannten Reformation des Ziehteilbodens wird mittels Zugspannungen das angespeicherte Blechvolumen in die Zarge überführt.

Durch die neuheitliche Prozessanordnung werden zusätzliche variable Parameter verfügbar die ein besseres Steuern oder Regeln des Umformprozesses möglich machen. Hierdurch können die funktionalen Anforderungen des Umformgutes widerholgenauer erreicht werden.

Weiterhin lässt sich aufzeigen, dass durch eine gezielte Penetration des Ziehteilbodens die Einsatzplatine verkleinern und somit die Materialeffizienz steigern lässt. Die erreichbaren Materialeinsparungen sind vom maximalen Dehnungsvermögen des Bleches abhängig.

Durch die gezielte Beeinflussbarkeit wird die Festigkeit der Verfahrenseinwirkzone gesteigert wodurch die Formhaltigkeit insbesondere von großflächigen Ziehteilen wie zum Beispiel Backbleche gesteigert werden können.

Eine Verfahrensverfeinerung stellt das Kurzhub-Penetrieren dar. Hierbei wird nicht der Tiefziehprozess superponiert. Vielmehr wird das eigentliche Penetrieren in einer Vorstation ausgeführt. Das Verfahren dient in dieser Ausführung als platinenvorbereitendes Verfahren. An die Platine wird eine Prä-Zarge angeformt. Im weiteren Arbeitstakt wird die vorgeformte Platine zum Ziehgut umgeformt. Vorteilhaft bei der Auftrennung der beiden Einzelverfahren Tiefziehen und Penetrieren ist die Parallelisierung. Nunmehr lässt sich das Verfahren auch auf mechanischen Pressen anwenden.

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