Umformung im Wachstumstrend

Automobilindustrie zwingt zu ständiger Weiterentwicklung

Der größte Hersteller von Werkzeugmaschinen der Umformtechnik kann über eine Reihe von Innovationen berichten. Diese beginnen mit dem Handling-Bereich an Crossbar-Transferpressen, beschäftigen sich mit Schnelläuferpressen, Innenhochdruckumformung, neuartigen Kniehebelpressen bis hin zur kompletten Engineering-Leistung virtueller Systeme, Anlagen und Fabriken.

05. April 2002

Mit einem erwarteten Umsatz von 1.400 Mio. DM im Geschäftsjahr 1999/2000 und 4.500 Mitarbeitern ist die Schuler AG, Göppingen, der weltweit führende Ausrüster auf dem Gebiet der Umformtechnik. Dipl.-Ing. Wilfried Jakob, Mitglied des Vorstandes der Schuler AG, Göppingen, erklärt: „Insbesondere die Konzentration auf die Kernkompetenzen in der Umformtechnik sowie konsequentes Innovationsmanagement haben dazu beigetragen, die technologische Vorreiterrolle des Schuler-Konzerns bis heute auszubauen.“ Das Produkt- und Dienstleistungsspektrum gliedert sich in die Geschäftsbereiche Mechanische Pressensysteme, Hydraulische Pressensysteme, Hydroforming sowie Engineering&Automation. Hauptumsatzträger im Geschäftsbereich Mechanische Pressensysteme sind Großanlagen für die Automobilindustrie. Hierzu zählen die modernen Crossbar-Transferpressen für die Massenfertigung größter Ziehteile und vollautomatisierte Pressenlinien. Kernprodukt im Geschäftsbereich Hydraulische Pressensysteme sind die hydraulischen Pressenlinien. Ihr Vorteil liegt in ihrer hohen Flexibilität. Der Geschäftsbereich Hydroforming leistet einen wesentlichen Beitrag zum Leichtbau, während Karosserietechnik, Automatisierung und Lasertechnologie integrale Bestandteile im Geschäftsbereich Engineering&Automation darstellen. Jakob faßt die Markterfordernisse für Schuler zusammen: „Häufiger Modellwechsel, große Modellvielfalt, eine Verdoppelung der Produktion alle fünf Jahre sowie eine permanente Gewichtsreduzierung in der Automobilindustrie mit den Randbedingungen von reduzierten Stückzahlen, unterschiedlichen Materialien und mehr Serien fordern laufende Verbesserungen im Pressenbau.“

Crossbar-Transferpresse Mit der Entwicklung eines neuen modularen Transfersystems für das Handling größter Blechteile hat Schuler einen maßgeblichen Meilenstein auf dem Entwicklungsweg der nächsten Generation von Crossbar-Transferpressen realisiert. Jakob betont: „Dieses modulare Transfersystem wird die gegenwärtigen Pressensysteme ersetzen.“ Es besteht aus autonomen Einheiten, die mit eigenen elektronischen Antrieben ausgestattet sind. Zwei gegenüberliegende Antriebe, jeweils an den Pressenständern angebracht, sind mit einem Saugerbalken aus hochmolekularer Kohlefaser über einen Haupthebel verbunden und bilden zusammen die Transporteinheit zwischen zwei Pressenstufen einer Großteile-Transferpresse. Zusätzliche Antriebe befinden sich am Saugerbalken für Querverschieben von Pressenteilen und Spreizen von Doppelteilen. Dieser vom Kurbeltrieb unabhängige Tranferantrieb gestattet eine individuelle Anpassung von Pressengeschwindigkeit und Transferbewegung, so daß auch Teile mit schwieriger Form und geneigter Bearbeitungslage im Werkzeug im Dauerbetrieb gefertigt werden können. Neben dem neuen Crossbar-Antrieb werden die Transferpressen mit modernen Ziehkissen ausgerüstet. Jakob erklärt: „Sie besitzen damit eine höhere Flexibilität, größere Ausbringung und weisen einen kleineren Platzbedarf auf.“

Moderne SchnelläuferpresseMit einer Nennpreßkraft von 6.300 kN und Hubzahlen bis 1.000 Hüben/min eignet sich die Schnelläuferpresse „SAL Mark II S“ für eine wirtschaftliche Großserienfertigung von großen Elektromotorenblechen. Hohe Steifigkeit und Führungsgenauigkeit in Verbindung mit großen Tischflächen, einem optimal dimensionierten Werkzeugraum sowie ein beidseitiger Automatisierungsbetrieb von der Exzenterwelle sind Kennzeichen der neuen Schnelläuferpresse. Die Rollenführungen am Stößel sorgen für minimale Horizontalschwingungen, hohe Kippsteifigkeit und lange Werkzeuglebensdauer. Der im Pressenkörper installierte Thermoausgleich verhindert Abweichungen der Eintauchtiefe des Stößels, ausgelöst durch eine Wärmedehnung des Pressenkörpers, und ein dynamischer Massenausgleich sorgt für einen ruhigen Lauf der Presse.

Einbaufertige Blechteile von Kniehebelpresse

Durch Einsatz des Kniehebel-Pressensystems „GMO Dynamic Drive“ von Schuler Gräbener erzielte ein Hersteller von Auspuffanlagen einen Leistungssteigerung von 25 Prozent und verbesserte Werkzeug-Standzeiten bis 50 Prozent. In Auspuffanlagen werden hitzebeständige, hochfeste Edelstahlbleche eingesetzt. Diese 1 bis 2 mm dicken Bleche sind nur bedingt ziehfähig. Durch die Ausrüstung von Kniehebelpressen mit einem servogesteuerten Ziehkissen kann aber eine gute Blechhaltung erzeugt werden. Aufgrund der speziellen Kinematik der Kniehebelpresse mit ihrer günstigen Ziehgeschwindigkeit lassen sich die hochfesten Edelstähle gleichmäßiger ziehen, weil das Material mehr Zeit zum Verformen hat. Karl Stahl, Verkaufsleiter Schuler Gräbener, Netphen, erklärt: „Die steuerbaren Ziehkisseneinheiten verhindern eine Faltenbildung während des Ziehprozesses und steuern den Materialfluß optimal.“

Wirtschaftliche Kleinserienfertigung von Blechteilen Durch Integration von neuen Entwicklungen in der Pressentechnik und Innovationen im Bereich der Blechumformung wurde ein Fertigungskonzept für die wirtschaftliche Produktion kleiner Serien von Blechteilen geschaffen. Während die Fertigung der Ziehteilgeometrie auf einer hydraulischen Presse mit dem Aktiven „HydroMec“- oder „AHM“-Verfahren erfolgt, werden die anschließenden Operationen auf einer 3D-Laseranlage und einer hydraulischen Ziehvorrichtung durchgeführt. Integriert in diese Systemlösung sind Waschanlagen für Platinen und Fertigteile sowie Roboter zum Teiletransport. Zentrale Komponente des neuen Fertigungskonzeptes aber ist eine hydraulische AHM-Presse mit einer Presskraft von 65.000 kN, die die Fertigung großflächiger Bauteile in 30 s ermöglicht. Der anschließende Beschnitt wird in einer 3D-Laserschneidanlage durchgeführt und die Folgeoperationen, wie das Beschneiden in Stempelrichtung, Abkanten und Durchstellen, werden auf einer hydraulischen Ziehvorrichtung erledigt. Diese Umformzelle ist vom Aufbau an die technischen Anforderungen angepaßt. Die aktive Hydromechanische Blechumformung findet in zwei Phasen statt. Das Vorformen erfolgt bei hoher Blechhalterkraft mit kleinen Wirkmediendrücken, so daß eine gleichmäßige, höhere Ausstreckung des Bauteilemittenbereichs der Ziehteilgeometrie erreicht wird. Dipl.-Ing. Lothar Gräbener, Gesamtvertriebsleiter Schuler SMG Waghäusel, faßt zusammen: „Mit dem AHM-Verfahren können großflächige Bauteile aus höherfesten Stählen, Aluminiumlegierungen mit verbesserten Bauteileeigenschaften wie beispielsweise Beulfestigkeit, -steifigkeit, geringe Rückfederung und kleinem Oil-Canning gefertigt werden.“

Mit Wasserkraft

In Spanien wird auf zwei automatisierten IHU-Fertigungssystemen Vorderrad- und Armaturenträger für den Opel Corsa gefertigt. Die beiden IHU-Systeme sind integrierte Kombinationen unterschiedlicher Anlagenkomponenten, wie Biegemaschine, IHU-Zelle, Kontrolleinrichtungen, Waschmaschine sowie Transport- und Automatisierungseinrichtungen. Eine zentrale Leitsteuerung erlaubt den Bedienern den schnellen Überblick über alle Komponenten des Fertigungssystems. Zur Fertigung der Vorderradträger werden 2,24 m lange Rohre zunächst auf drei Biegeanlagen gefertigt und anschließend der Vorformpresse zugeführt. Es folgen Befettung und Weitertransport an die Innenhochdruckumformung, die bei einem Druck von 1.200 bar mit einer leichten Wasser-Ölsuspension erfolgt. Die maximale Schließkraft der IHU-Presse, die mit einem Doppelwerkzeug ausgerüstet ist, beträgt 50.000 kN. Dipl.-Ing. Hasan Sarac, Geschäftsführer Schuler Hydroforming, Wilnsdorf, erklärt: „Während des IHU-Prozesses werden zusätzlich 21 Löcher eingebracht, die im Anschluß in einer Lochkontrollstation mit Lehrdornen überprüft werden.“ Insgesamt sechs Roboter übernehmen den Teiletransport zwischen den einzelnen Stationen.

Kompetenz in Serie

Die Dynamik im Automobilbau erfordert von allen beteiligten Unternehmen ein Höchstmaß an Effizienz und Wissen. Um in immer kürzeren Entwicklungszeiten dem Kunden immer bessere Lösungen anbieten zu können, werden bei Schuler Cartec, Weingarten, Engineering Leistungen zusammengefaßt und damit unnötige Schnittstellen abgebaut. Auf diese Weise werden auch Projekte realisiert, bei denen es in der Automobilindustrie um serienreife Seitenwände für den Innenraum und als Außenhautteil geht. Schuler Cartec übernimmt die Karosserieplanung vom Engineering und Prototyping bis hin zur Fertigung der über 100 serienreifen Werkzeugsätze die gesamte Prozeßkette und koordiniert als Projektleiter die einzelnen Subunternehmer. Der zentrale Datensatz ist das Herzstück bei Schuler Cartec. Von der Planung bis zur Montage der Fertigungszelle können alle an der Prozeßkette Beteiligten zur gleichen Zeit auf die gleichen Daten zurückgreifen. Am Beginn der Prozeßkette steht zunächst das Simultaneous-Engineering-Team, das schon im Vorfeld der eigentlichen Projektphase den Kunden bei der Designstudie und der Modellentwicklung beratend unterstützt hat. Bevor bei der Methodenplanung die Operationsschritte im Herstellungsprozess festgelegt werden, werden die Teiledaten in unterschiedlichen Simulationsverfahren auf ihr Umformverhalten kontrolliert. Mit Hilfe moderner Ziehsimulations-Software wie „Autoform“, „PampStamp“ oder „Indeed“ wird das Verhalten von Ziehteilen unter Berücksichtigung des Werkstoffes, der Presse und des Teletransportes perfekt nachgeahmt und auf Problemzonen hin untersucht. Die Rohbauplanung ermöglicht, daß Werkzeug-Engineering und Entwicklung der Fertigungszellen zeitgleich betrieben werden können. Notwendige Veränderungen fließen automatisch in die Einzelteileplanungen ein, so dass Korrekturen an der Teilegeometrie kurzfristig durchgeführt werden können. Die Konstruktion der Werkzeuge schließlich erfolgt nach Datenvorgabe aus der Ziehsimulation und der Methodenplanung mit „Catia“-Volumenkonstruktions-Software. Für die Einarbeitung der Werkzeuge anhand der Engineering-Daten steht bei Schuler Cartec ein Tryout-Center zur Verfügung.

Schuler ist nicht nur der größte Hersteller von Maschinen der Umformtechnik, sondern bietet hier seinen Kunden auch die gesamte Prozesskette aus einer Hand. Hier ist man dann besonders bestrebt, höchste Qualität, Prozeßsicherheit und Verfügbarkeit zu liefern.

Erschienen in Ausgabe: 03/2001