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Trick mit Trichter

Trick mit Trichter

Technik

Selbst Leichtbauprodukte lassen sich noch leichter machen, wenn man die richtigen Methoden kennt. Felss, Spezialist fürs Spezielle, kennt solche Verfahren zum Rohrumformen.

16. April 2012

Sind in den hochkomplexen und modernen Produktionssystemen unserer Zeit überhaupt noch deutliche Optimierungen möglich – wenn es zum Beispiel darum geht, im Leichtbau hergestellte Bauteile noch leichter zu machen?«, fragt der Maschinenhersteller Felss Holding GmbH aus Königsbach-Stein (bei Karlsruhe) auf seiner Homepage. Die Antwort lautet ja und die dazu nötige Methode ›Shortcut Technologies‹. Die beiden Worte stehen für die Kerntechnologien der Gruppe, mit denen die Produktionsanlagen des Unternehmens den direkten Weg zur endgültigen Form nehmen.

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Der Begriff ›Felss Shortcut Technologies‹ dient dazu, die vier Verfahren Rundkneten, Axialformen, Endformen und Biegen besser zu verkaufen. Dazu Christine Kienhöfer, geschäftsführende Gesellschafterin: »Der Name Felss soll künftig verstärkt als Marke auf dem Markt bekannt gemacht werden.« Ein einheitlicher Auftritt tut dem badischen Hersteller auch gut, denn das 1905 gegründete Unternehmen (500 Mitarbeiter, rund 95 Millionen Euro Umsatz) gibt es allein in Deutschland dreimal: als Felss GmbH in Königsbach-Stein, als Felss Burger GmbH in Nesselwang und Felss Rotaform GmbH in Bretten-Gölshausen. Weitere Standorte besitzt Felss in den USA und in China. Bekannt ist das Unternehmen nach eigenen Angaben als Marktführer beim Rohr-Rundkneten und Axialformen. Auf beiden Gebieten stellt Felss die Maschinen her, auf denen die Badener auch im Kundenauftrag Teile herstellen.

Doch was heißt Shortcut in der Praxis? Dazu ein Blick auf die Crashrohr-Produktion bei Felss Rotaform für einen deutschen Automobilzulieferer: Zum Zuge kommt frequenzmoduliertes Axialformen. Dabei entsteht die gesamte Form des Rohrs in nur einem Arbeitsgang. Damit der Rohling nicht gestaucht wird, werden die Axialkräfte während der Umformung mit einem von Felss patentierten Verfahrens reduziert.

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Das Werkzeug wird frequenzmoduliert zugeführt. Diese Methode verändert das Fließverhalten des

Werkstoffs und die benötigte Kraft fällt laut Hersteller bis zu 40 Prozent geringer aus. Eckhard Morlock, technischer Geschäftsführer: »Wir mussten das Rohr an einem Ende beachtlich aufweiten, und das Material musste gleichzeitig in die Länge fließen. Um ein optimales Fließverhalten sicherstellen zu können, haben wir die Oberflächenbeschaffenheit des Dorns verändert, der sich während der Umformung im Bauteil befindet. Er ist etwas rauer. Das verbessert den Materialfluss.«

Umformtechnisch bewegten sich die Rohrspezialisten bei diesem Bauteil an der Grenze des Machbaren – weiter als bisher ließe sich das Rohr laut Felss an seinem trichterförmigen Ende nicht mehr aufweiten.

Rund 500000 Stück von diesen Crashrohren fertigt das in Werk in Bretten pro Jahr. Es handelt sich um ein rund 210 Millimeter langes Bauteil mit einer Masse von 520 Gramm, dessen Durchmesser sich von über 50 auf 28 Millimeter verjüngt.

Üblicherweise würde das Bauteil mit konventionellem Fließpressverfahren hergestellt. »Hier wäre es zu Mikrorissen im Bauteil gekommen, die zum Teil nur schwer zu erkennen sind«, kommentiert Dr.-Ing. Burghard Schneider, Geschäftsführer von Felss Shortcut Technologies, das Konkurrenzverfahren. »Das ist nicht nur bei einem Sicherheitselement inakzeptabel. Wir haben im Rahmen des frequenzmodulierten Umformens einen Weg gefunden, der eine prozesssichere und hoch effektive Produktion garantiert.«

Den Zuschlag erhielten die Badener laut Dr. Schneider, weil bei ihrem frequenzmodulierten Axialformen wenig Ausschuss entsteht und das Teil robust durch die Fertigung läuft. Bei diesem Teil habe aber letztendlich die Robustheit des Prozesses den Ausschlag gegeben, die sicherstellt, dass die hohen Ansprüche an die Crashsicherheit auf jeden Fall erfüllt werden.

Im Mittelpunkt steht also das Bauteil und nicht die Maschine. Daher geht Felss im Prinzip auch eher wie ein Entwicklungsdienstleister und nicht wie ein typischer Maschinenbauer vor. »Üblicherweise kommt unser Kunde aus der Automobilzulieferindustrie mit dem Ausdruck des CAD-Entwurfs zu uns«, sagt Dr. Schneider. »Wir klären dann gemeinsam mit den Experten beider Partner, was sich fertigungstechnisch verwirklichen oder auch optimieren lässt.«

Die Freiheitsgrade des Lastenheftes variieren von Auftrag zu Auftrag: Beim Crashrohr gab der Zulieferer Anschlussmaße, Maßhaltigkeit, sicherheitstechnische Daten und die Festigkeit des Bauteils vor. Es handelt es sich um die Weiterentwicklung eines Crashrohrs hin zum einem Leichtbauteil mit dünnerer Wandstärke, das produktiver als bisher hergestellt werden sollte. Über die Steigerung der Ausbringrate freut sich aber nicht nur der Auftraggeber. »Die höhere Taktrate und geringerer Ausschuss führen zu einer Kostensenkung, von der beide Partner – Kunde und Lieferant – profitieren«, meint der Geschäftsführer.

Ein anderer Slogan des Unternehmens lautet »make and buy«. Das Geschäftsmodell klingt einleuchtend: Komponenten können zunächst durch Felss Rotaform hergestellt werden; sobald der Prozess stabil läuft, kann der Kunde immer noch entscheiden, eine eigene Maschine zu kaufen und selbst zu fertigen. Aber dazu kommt es laut Dr. Schneider selten: Es hätten sich verschiedenste Spielarten entwickelt: vom reinen Verkauf von Maschine und Prozess bis hin zur Vorort-Produktion durch Felss im Werk des Kunden. Für die Eigenfertigung durch Felss spreche laut Geschäftsführer, dass »frequenzmoduliertes Umformen ein sehr spezieller Herstellprozess ist, den wir als Experten am besten beherrschen«.

Als Maschine wird eine ›Aximus HO2‹ eingesetzt, die mit einer Taktzeit von 18,5 Sekunden jeweils ein Teil umformt. In einer Acht-Stunden-Schicht entstehen 1350 Teile. Die Qualität der Crashrohre wird nur chargenweise erfasst. Allerdings führen die Badener eine Inline-Messung für jedes Bauteil durch, um dann Abweichler von Hand nachmessen zu lassen. Es werden die relevanten Kriterien wie Positionsmaße und Planfläche zu 100 Prozent geprüft. Felss schleust aber laut Geschäftsführer auch dann aus, wenn ein Wert laut Statistical Process Control abweicht.

Felss konnte bei den Prozessparametern auf Erfahrungswerte zurückgreifen, musste die Kennzahlen aber an Material und Umformgrad anpassen.

»Problematisch war die Aufweitung des Bauteils bei gleichzeitiger Einhaltung eines vorgegebenen Winkels der Planfläche zur Mittelachse sowie einer definierten Parallelität«, erklärt Dr. Schneider. »Es gelang uns mit einem Kunstgriff, diese Anforderungen in nur einem Arbeitsschritt zu realisieren. Den Weg dahin darf und will ich aber nicht verraten.«

Nikolaus Fecht

Freier Fachjournalist aus Gelsenkirchen

Erschienen in Ausgabe: 03/2012