Umformtechnische Verfahren ganz nahe an der Endkontur

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Ein wirklich endkonturnahes Umformformverfahren stellt laut Reinhard Bührer von der Heinrich Schmid, Maschinen- und Werkzeugbau AG im schweizerischen Jona, das Taumelpressen dar. „Damit können rotationssymetrische Teile sehr effizient, mit relativ geringen Kräften und nahezu 100% endkonturnah hergestellt werden“, so Bührer.

Spanlose Fertigungsverfahren liegen stark im Trend

Das Taumelpressen wird dem Kaltmassivumformen zugerechnet, wobei die Umformkraft stets nur auf eine Teilfläche des Werkstückes wirkt. Dabei presst das untere Gesenk das Rohteil gegen ein oberes Gesenk. Letzteres führt eine kreisförmig taumelnde Bewegung in einem bestimmten Taumelwinkel um die Taumelachse aus.

Die Größe des Taumelwinkels kann dabei zwischen null und zwei Grad liegen. Der Werkstoff wird praktisch in das Gesenk eingewalzt. So wird immer nur auf eine Teilfläche des Werkstückes Kraft ausgeübt.

Die Heinrich Schmid AG befasst sich seit über 30 Jahre mit dem Taumelumformverfahren. Aus dieser Erfahrung weiß Bührer: „Die spanlose Fertigung von Massenteilen gewinnt aufgrund der geringen Produktivität herkömmlicher Fertigungsverfahren immer mehr an Bedeutung. Endkonturnähe (near net shape) oder noch besser echte Endkontur (net shape) sind seit jeher das Ziel aller Umformverfahren.“

Umform-Verfahren kommen der Endkontur immer näher

Für ihn ist die Endkontur dann erreicht, wenn ein Umformverfahren soweit ausgenutzt wird, wie es die jeweiligen verfahrensbedingten Toleranzen zulassen. Wenn immer möglich, werden insbesondere komplexe Konturen, die zerspanungstechnisch nur sehr aufwändig herzustellen sind, in der Endform hergestellt.

In der endkonturnahen Form befinden sich für Dipl.-Ing. Christian Brinkmann, Projektmanager bei der Winkelmann MSR Technology GmbH & Co. KG in Ahlen, Bauteile dann, wenn funktionsrelevante Maße und Geometrien erst durch Nacharbeit erzielt werden. Beim Drückwalzen, das bei Winkelmann außer den Verfahren Grob-Walzen, Drücken und Projizieren, Profilieren und Tiefziehen eines der dominierenden Fertigungsverfahren ist, können die funktionsrelevanten Maße und Geometrien gemäß Endkontur, also ohne anschließende mechanische Bearbeitung hergestellt werden.

Drückwalzen für Jahresmengen von 15 bis über 100000 Stück

„Drückwalzen“, so Brinkmann, „ist sowohl für Klein- als auch für Großserien geeignet.“ Gängige Jahresmengen, beispielsweise bei Lamellenträgern für Automatikgetriebe in Baufahrzeugen, liegen zwischen ca. 500 und ca. 50000 Stück. Bei Bauteilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie wie beispielsweise Hydraulikzylindern (Aktuatoren), sind Jahresmengen von 15 bis 1500 Stück eine bekannte Größenordnung. Für die Automobilindustrie werden Bauteile wie beispielsweise Hohlräder für Differentialgetriebe, oder Lamellenträger für Automatikgetriebe in Jahresmengen von ca. 50000 bis über 100000 Stück durch Drückwalzen hergestellt.

Gerade bei Bauteilen mit Innenverzahnung sei das Drückwalzen gegenüber herkömmlichen Fertigungsverfahren wie etwa dem Räumen und Stoßen im Vorteil, weil sich dadurch deutliche Kostenvorteile ergeben, verrät Brinkmann. „Kostengünstige Stückpreise bei vergleichsweise niedrigen Werkzeugkosten verleihen dem Drückwalzen neben sehr interessanten konstruktiven Möglichkeiten oftmals entscheidende Wettbewerbsvorteile“, weiß der Umform-Experte.

Drückgewalzte Bauteile müssen nur wenig nachbearbeitet werden

Drückgewalzte Bauteile sind endkonturnah und erfordern nur eine begrenzte mechanische Bearbeitung um sie direkt einbaufähig zu machen. Hervorzuheben sind die wirtschaftlichen Vorteile des Verfahrens, die sich auch aus dem hohen Grad der Materialausnutzung und der geringen mechanischen Bearbeitung ergeben. Zur Umformung durch Drückwalzen eignen sich Bleche beziehungsweise Blechronden oder geschmiedete Vorformen.

Außer den hier angesprochenen Umformverfahren für Bauteile mit entkonturnahen Abmessungen gibt es mit dem Feinschneiden, dem Gesenkschmieden oder dem Innenhochdruckumformen noch andere verfahrenstechnische Lösungen, die letztlich auch unter einander konkurrieren. Welche Verfahren für welche Bauteile letztendlich in Frage kommen, das entscheiden die Abmessungen, die Werkstoffe und die jeweiligen Einsatzbereiche. Die Endkontur wird weiterhin angestrebt.

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