11. DEZEMBER 2018

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Kostengünstige Kaltumformung


Fokus

Höchstfeste Stähle maßhaltig und effizient in Großserie produzieren und damit Leichtbaupotenziale erschließen – das leistet das neue ›Smartform‹-Verfahren von Thyssenkrupp.
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Der Klimawandel zwingt die Autobauer, das Gewicht ihrer zukünftigen Fahrzeuge zu senken. Gleichzeitig verlangt der Kunde aber höhere Crashsicherheiten. Hoch- und höchstfeste Stähle bieten hier das geforderte Potenzial zur Gewichtsreduktion bei zugleich hoher Sicherheit.

Kaltumformbarer Stahl mit bis zu 1.000 Megapascal bietet hier zwar viele Chancen, verursacht aber auch Probleme wegen der deutlichen Einschränkung, was die Teilegeometrie angeht – vor allem wegen des unerwünschten Rückfederns im Tiefziehprozess. Martin Kibben, Entwicklungsingenieur bei Thyssenkrupp Steel, erklärt die Problematik: »Bei einem Fahrzeug wird jedes Bauteil mit anderen kombiniert. Das funk-tioniert nur dann, wenn deren Fügebereiche ganz exakt passen.« 

Kaltformteile in Serie ohne Rückfederung

Das von Thyssenkrupp entwickelte Verfahren erleichtert es nun, Kaltformteile aus hochfesten bis hin zu ultrahochfesten Stählen in Serie zu produzieren, ohne sich von Rückfederung und von Chargenschwankungen die Laune verderben zu lassen. Aber das neue Verfahren kann noch mehr: So spart man damit beim Zuschnitt der Platine durchschnittlich 15 Prozent verglichen mit konventionellen Tiefziehverfahren und kann Stähle bis zu 1.200 Megapascal und mehr kalt exakt umformen.
Normalerweise spuckt ein Presswerk im Sekundentakt die umgeformten Bauteile aus. Die höherfesten Stähle mit ihrer erhöhten Rückfederung bei steigenden Materialstärken bremsen hier unangenehm. Allgemein gilt: je fester der Stahl, desto schwerer ist er zu bearbeiten. Anders gesagt: je komplexer das Bauteil, desto problematischer das Umformen. Dabei ist das starke Rückfedern im Formteil der Grund dafür, dass die Teilequalität sinkt und die Ausschussquote steigt. Das Problem löst das neue Umformverfahren. Darüber hinaus reagiert die neue Technologie toleranter gegenüber Chargenschwankungen, wie sie im Bereich höchstfester Stähle auftreten können.

Das erweiterte Angebot kaltgewalzter Dualphasenstähle von Thyssenkrupp bietet neben seiner hohen Energieaufnahme und Verformungsbeständigkeit auch verbesserte Kaltumformeigenschaften, bei Festigkeiten zwischen 500 und 1.200 Megapascal. Dank steigender Festigkeit sind dünnere Bleche so optimal für eine leichtere Karosserie geeignet. Nur stößt das Tiefziehen aus den genannten Gründen an seine Grenzen bezüglich der Herstellung maßgenauer Teile – gleichbleibende Qualität über viele Tausend Presshübe hinweg ist schlicht nicht machbar.

Eine weitere Herausforderung ist, dass die Blechfestigkeit das Durchhaltevermögen der Schneidwerkzeuge an seine Grenzen bringt oder sie sogar überschreitet. Deshalb mussten die Entwickler den Schneidaufwand reduzieren. Da blieb nur ein Ausweg: einen neuen Produktionsprozess zu entwickeln. Das hat noch einen praktischen Nebeneffekt, denn wenn die Anzahl der in der Prozesskette erforderlichen Trimmvorgänge reduziert wird, sinken auch der Wartungs- und der Investitionsaufwand sowie der Energiebedarf, was den Unternehmer freut.

Das Rückfedern und dadurch bedingte Formänderungen schlagen besonders zu Buche, wenn die Maßhaltigkeit so weit absinkt, dass übliche Gegenmethoden nicht mehr ausreichen, um das zu kompensieren, und die Fehler in nachfolgenden Prozessschritten aufwendig zu korrigieren sind. Das neue Verfahren bietet hier eine elegante Lösung.


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Ausgabe:
bbr 05/2018
Bilder:
Bild: Thyssenkrupp
Bild: Thyssenkrupp
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