Siebenmal so schnell wie mit dem Laser

Science

Quietschende Reifen, ein scheppernder Aufprall – bei einem Unfall müssen die Bleche der Autokarosserien einen ausreichenden Aufprallschutz bieten und die Insassen bestmöglich schützen.

16. Februar 2010

Bei der Bearbeitung birgt diese Festigkeit der Stähle jedoch Herausforderungen, etwa wenn die Autobauer Kabeldurchführungen ausstanzen müssen.

Mechanische Schneidwerkzeuge verschleißen schnell, wenn sie sich durch das harte Blech kämpfen. Zudem verbleibt ein Teil des zu entfernenden Materials als Grat an der Unterseite des Blechs – das Blech muss aufwendig nachbearbeitet werden. Eine andere Möglichkeit sind Laser als Schneidwerkzeuge: Sie brauchen jedoch viel Energie, die Bearbeitung ist zeitaufwendig und teuer.

Eine Alternative, um Ausschnitte in Karosserieteile aus pressgehärtetem Stahl zu bekommen, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz geschaffen – mit verschiedenen Partnern, unter anderem Volkswagen. »Basis ist die elektromagnetische Pulstechnik EMPT, die bisher vor allem dazu dient, Aluminiumrohre aufzuweiten oder zu verengen«, erklärt Dr. Verena Kräusel, Abteilungsleiterin am IWU. »Wir haben die Methode so verändert, dass wir damit auch harte Stähle schneiden können. Während der Laser etwa 1,4 s braucht, um ein Loch zu schneiden, sind es mit EMPT nur etwa 0,2 s – wir sind bis zu siebenmal so schnell.« Weiterer Vorteil: Es entsteht kein Schnittgrat – Nachbearbeitung entfällt. Auch Stempelwerkzeuge sind überflüssig, folglich: keine Ersatzkosten durch Verschleiß.

Die Pulsgeneratoren bestehen aus Spule, Kondensatorbatterie sowie Ladeeinrichtung und Hochstromschaltern. Schließt sich der Schalter, entladen sich die Kondensatoren innerhalb von Mikrosekunden über diese Spule, sodass ein hoher gepulster Strom fließt. Die Spule wandelt die in den Kondensatoren gespeicherte Energie in magnetische Energie um.

Um mit dem Verfahren auch Stahl schneiden zu können, mussten die Forscher die Spule so verändern, dass das entstehende elektromagnetische Feld stark genug ist: Der Druck, mit dem das Feld auf den Stahl trifft, muss so hoch sein, dass das Material aus dem Blech herausgeschleudert wird. Und das ist er: etwa 3500 bar.

Das EMPT-System wurde von der PSTproducts GmbH in Alzenau zur Verfügung gestellt. Die Spulen für verschiedene Schnittgeometrien entwickeln die Forscher im Kundenauftrag.

Erschienen in Ausgabe: 01/2010