Umformtechnik Warmumformung für maßgeschneiderte Bauteileigenschaften

Redakteur: Annedore Munde

Der Leichtbau hat sich im Automobilbau etabliert. Die Stahlhersteller präsentieren höchstfeste Stähle, die Anlagenbauer feilen an den Konzepten für die Herstellung der Bauteile. Die neuen Karosseriematerialien sollen höchste Sicherheitsstandards und Qualitätsansprüche erfüllen, die Bauteileigenschaften maßgeschneidert, der Prozess jederzeit reproduzierbar sein. Hier setzt die Warmumformung an.

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Im neuen VW Passat wird eine komplette Teilefamilie der integrierten Fahrgastzelle durch Presshärten hergestellt.Bild: Munde
Im neuen VW Passat wird eine komplette Teilefamilie der integrierten Fahrgastzelle durch Presshärten hergestellt.Bild: Munde
( Archiv: Vogel Business Media )

Bei der Warmumformung wird die Wärmebehandlung in den Umformprozess integriert. Durch eine entsprechende Verfahrenssteuerung kann die Mikrostruktur des Materials an klar definierten Punkten beeinflusst werden und so können die gewünschten Bauteileigenschaften unter exakter Einhaltung der Bauteilgeometrie erzeugt werden. Das grenzt die Warmumformung, auch Presshärten genannt, von konventionellen Formgebungsverfahren ab.

„Die sich aktuell jedoch abzeichnende Breite in der Anwendung und vor allem die Komplexität der zugehörigen Prozesse, insbesondere vor dem Hintergrund überaus komplexer Produktkonfigurationen, sind das wirklich Neue“, sagt Prof. Kurt Steinhoff. Er ist wissenschaftlicher Leiter des Anwendungszentrums Metallformgebung (Metakus) in Kassel-Baunatal und Inhaber des Lehrstuhls für Umformtechnik an der Universität Kassel.

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Besagte Komplexität lasse sich nur durch ein höheres Grundlagenverständnis und deutlich verbesserte anwendungstechnische Speziallösungen im Sinne eines produktiven und reproduzierbaren Fertigungsprozesses in den Griff bekommen, beschreibt Steinhoff die Thematik. Die Thermoprozesstechnik ist genau das, worauf man sich in Kassel spezialisiert hat.

Insgesamt steht das auch als Presshärten bezeichnete Warmumformungs-Verfahren für eine Reihe von Vorteilen, beispielsweise für eine Reduzierung der Blechdicke und die Reduktion des Bauteilgewichts, für die Herstellung komplexer Teile mit teils sehr hohen Umformgraden, für verbesserte Crasheigenschaften aufgrund optimierter mechanischer Eigenschaften des Grundmaterials oder für eine deutlich geringere Presskraft als beim Kaltumformen höherfester Stähle und so auch für eine geringere Belastung der Pressen und Werkzeuge.

Komplexer Warmumform-Prozess erfordert umfassendes Handeln

Doch wo liegen die Herausforderungen beim Presshärten? Für Dr.-Ing. Franz-Josef Lenze, Fachkoordinator Umformtechnik bei der Thyssen-Krupp Steel AG, sind es drei Kernbereiche, die für die Prozessführung entscheidend sind: der Aufheizprozess, die Handhabungstechnik und die Werkzeugtechnik. „Der Aufheizprozess wird zukünftig von der Frage des notwendigen Energieeinsatzes (Wärmeübertragung, Wirkungsgrad) und von der exakten Temperaturführung zur Einstellung der gewünschten Werkstoff- beziehungsweise Oberflächeneigenschaften dominiert“, so Lenze. Darüber hinaus spiele der schnelle und sichere Materialtransport zwischen Aufheizeinrichtung sowie Maschine und Werkzeug eine wesentliche Rolle.

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