Waschechte Messmaschine

Eigentlich sieht die Impress 1000 von Dieffenbacher aus wie eine normale hydraulische Presse. Doch für die Salzgitter-Mannesmann Forschung muss sie über weit mehr Qualitäten verfügen, als »nur« zu pressen.

06. September 2007

Analytische Fähigkeiten würde man einer hydraulischen Presse eigentlich nicht zusprechen - eigentlich. Aber genau dies forderte Dipl.-Ing. Ansgar Geffert von der Salzgitter- Mannesmann Forschung GmbH (SZMF) von seiner neuen Versuchspresse, die schließlich hauptsächlich für die Materialforschung und Kundenprojekte eingesetzt werden soll. »Zu Beginn meiner Suche nach der richtigen Presse für diese spezielle Aufgabe, habe ich mich mit acht in- und ausländischen Pressenherstellern in Kontakt gesetzt. Ursprünglich sahen wir eine Presskraft von 8.000 kN vor. Aber bei Nachfragen bei unseren Kunden und im Hinblick immer höherfesterer Stahlgüten, die wir charakterisieren, kamen wir bald auf notwendige 10.000 kN. Gerade die Materialtests spielen ja eine wichtige Rolle bei unseren Forschungsarbeiten. So entwickeln wir für unseren Hauptkunden, die Salzgitter Flachstahl GmbH, bereits höchstfeste Stähle, deren Zugfestigkeit über 1.200 MPa hinaus geht«, so Geffert. Eines darf man dem Diplom-Ingenieur, der die Projektleitung für die Versuchspresse innehat, unterstellen, dass er unvoreingenommen an seine Aufgabe ging, die beste Presse für den geforderten Zweck zu finden. »Grundlage meiner Auswahl war unser Forderungskatalog und natürlich der Preis musste stimmen.« Investiert hat die Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH in diesem Zusammenhang nicht nur in die neue Versuchspresse, sondern zugleich in ein neues Technikum, das direkt gegenüber dem Backsteingebäude der Forscher errichtet wurde, offiziell aber erst im November dieses Jahres eingeweiht werden soll.

Analytisch Pressen

»Für uns standen die Analysefähigkeiten und das mögliche Geschwindigkeitsprofil der Presse im Vordergrund und zwar in Bezug auf die Umformung. Da wir gerade in diesem Bereich Kennwerte ermitteln oder Kundenempfehlungen für eine bestimmte Stahlgüte ermitteln wollen«, so Ansgar Geffert. Worüber er sich besonders freute war, dass er nicht nur die richtige Presse, sondern mit Dieffenbacher den richtigen Partner gefunden hatte. Denn bezüglich Projektierung und Liefertreue lief alles exakt fach- und termingerecht ab. Die Highspeed-Presse Impress 1000, eine hydraulische Highspeed-Ziehpresse mit Speicherantrieb, erfüllte alle Forderungen der Forscher, inklusive der Kostenseite, vorzüglich. Dazu Dr.-Ing. Florian Luginger, Projekt-Manager der Metal Forming Division bei Dieffenbacher, der das Projekt von Seiten des Pressenherstellers aus betreut: »Die Presse kann geregelte Geschwindigkeiten von 1 mm/s bis 500 mm/s konstant fahren. Der maximale Hub beträgt 1.000 mm und die Tischgröße 2.500 x 1.300 mm. Zudem ist sie mit einem Ziehkissen ausgestattet, das sowohl passiv als auch aktiv gefahren werden kann - sprich mit oder ohne Aktivgeschwindigkeit des Stößels.«

Ruhe bitte!

Ganz entscheidend für die Forscher in Salzgitter sind einige wesentliche Eigenschaften der Presse: »Wir können auch die geringste Geschwindigkeit (1 mm/s) konstant, ohne Stickslip (Rattern) fahren, um beispielsweise Normprüfungen auf der Impress durchzuführen. Zudem können wir sehr hohe Geschwindigkeiten fahren, um die Grenzen unserer Materialien bei der Umformung auszuloten. Wir können mit Original-Kundenwerkzeugen fahren, also am Originalwerkstück Tests durchführen. Die Presse ist mit 72 bis 73 dBA sehr leise, was den Prüfern bei den Tests zugute kommt«, so Ansgar Geffert. In Sachen möglicher Hubzahl kommt der Stickstoff-Speicherantrieb zu Wort. Aus Platzgründen (die Presse durfte nicht höher als 7 Meter sein) wurden die 1.000 Volumenliter- Speichertankflaschen kurzerhand mit in den Pressenkeller gepackt. Der Speicherantrieb ist für eine Zykluszeit von 25 Sekunden ausgelegt (gefordert waren 60 Sekunden) und erlaubt so theoretisch eine zweimal höhere Hubzahl als gefordert.

Unter realen Bedingungen

Seit Langem setzt SZMF bereits eine Erichsen-Presse (60 t) für die Ermittlung von Grenzformänderungskurven nach ISO 12004 ein. Doch ein solcher Test mit genormter Halbkugel hat mit der komplexen Formvielfalt der Blechbauteile für die Automobilindustrie nichts gemein, denn selbst wenn ein Stahlwerkstoff den Normtest besteht, können noch in einem komplexen Umformwerkzeug an irgendeiner Stelle Falten oder gar Risse im eingelegten Blech entstehen. »Ganz entscheidend kann hier die Umformgeschwindigkeit sein. Zudem können die Fachleute mit den Versuchskörpern, die mit der Erichsen- Presse umgeformt wurden, nichts anfangen. Sie wollen reale Bauteile sehen, um ein Gefühl für die Machbarkeit zu erhalten «, weiß Ansgar Geffert. Um gerade Kundenwerkzeuge unter Realbedingungen austesten zu können, verfügt die Impress 1000 über einige Eigenheiten. So können auf der Presse unter anderem auch Warmumformtests durchgeführt werden: »Für einen Automobilkunden, der Teile seiner Crash-relevanten Blechbauteile warm umformt (statt höchstfeste Stähle kalt umzuformen), haben wir die Möglichkeit geschaffen, das hier bei uns zu testen«, erzählt Ansgar Geffert. Dazu haben die Forscher einen transportablen Ofen, der vor die Presse gestellt wird. Dann werden die Stahlbleche aufgeheizt und bei einer Temperatur von 950 °C aus dem Ofen direkt ins Werkzeug verbracht - und dieses dann verfahrensbedingt schnellstmöglich geschlossen. »Hier kommt die hohe Stößelgeschwindigkeit der Impress zum Tragen«, erläutert Geffert und präzisiert: »Das Werkzeug muss schnell geschlossen werden und der Werkstoff dann mit mindestens 27 Kelvin pro Sekunde heruntergekühlt werden. Nur so lässt sich das gewünschte Materialgefüge im verformten Blech sicher und reproduzierbar erreichen.«

Digitale Technik

Hier lobt Geffert auch die Maschinensteuerung, deren Herz die Maschinen-, Analyse- und Simulationssoftware von Dieffenbacher ist: »Die Maschine ist schnell, intuitiv und einfach zu bedienen. Das ist bei uns enorm wichtig, weil wir uns bei den Prüfungen auf ganz andere Dinge konzentrieren müssen, als auf die Bedienung der Presse«. Damit die Maschine auch rasch auf die Befehle reagiert, hat Dieffenbacher auf die Digitaltechnik gesetzt. Dazu Dr. Luginger: »Sensorik wie z. B. Weggeber, Drucksensoren und auch die Ventile werden über Bussysteme digital direkt angesprochen. Das verkürzt die Reaktionszeiten enorm und führt zu einer genaueren Steuerung. « Begeistert zeigt sich Ansgar Geffert über die zahlreichen Diagnosemöglichkeiten der Presse, die Möglichkeit schnell und einfach alle Daten als Excel-Sheet zu erhalten und die vielen Online-Hilfestellungen, die die Maschinensteuerung bietet. »Wenn wir die Einstellungen vornehmen, etwa für die Simulation einer mechanischen Presse, wie sie beim Kunden steht, gibt uns die Steuerung die nächsten Schritte vor, die zu tun sind.« Dieffenbacher hat übrigens viele Kenndaten anderer Pressentypen bereits vorgespeichert und wenn einmal eine Presse nicht im Simulationsprogramm aufgeführt ist, kann dies anhand weniger Kenngrößen leicht eingestellt werden: »Das gilt für mechanische Kurbel- und Exzenterpressen. Bei Kniehebelpressen ist das Einstellen mit geringem Mehraufwand verbunden, aufgrund der ihnen eigenen Kinematik«, präzisiert Dr. Florian Luginger.

Messen und Pressen

Dass die Impress viele Pressentypen simulieren kann, hat gleich mehrere Vorteile für die Forscher: »Wir können nicht nur unsere Werkstoffe unter Realbedingungen unserer Kunden testen, wir können sogar Hilfestellung beim Tryout für unsere Kunden übernehmen, wenn diese es wünschen«, so Geffert. Da Pressenkapazitäten derzeit rar sind und viele OEMs oder Zulieferer ihre Pressen nicht durch den Werkzeug-Tryout für ihre Produktion blockieren können, ist das sicher eine interessante Offerte. »Wir haben hier sogar schon einige Kundenbauteile in kleinen Serien gepresst. So fließt neben den F+E-Arbeiten über direkte Pressenprojekte etwas Geld zurück«, freut sich Ansgar Geffert. Überhaupt genießt die Kundenorientierung der Forscher aus Salzgitter höchste Priorität: »Wir gehen zu den Kunden vor Ort, wenn die Fragen oder Probleme in ihrer Produktion haben. Das wirkt sich selbstverständlich auf unsere Forschung aus, da wir beim Kunden direkt einen guten Einblick auf die Wirklichkeit in der Fertigung erhalten«, so Geffert. Gerade diese Kundennähe hat sicher den umfangreichen Anforderungskatalog der Versuchspresse für das Technikum der Forscher in Salzgitter maßgeblich mitbestimmt. Daher ist es laut Geffert ja eigentlich mehr als eine Presse geworden - eine waschechte Messmaschine. _

Erik Schäfer

Know-how

Die Impress IPA/1000/500-25x13A in Zahlen

Nennkraft (einstellbar) 1.000 bis 10.000 kN

Nennhub 1.000 mm

Aufspannfläche Stößel 2.500 x 1.300 mm

Senkgeschwindigkeit circa 700 mm/s

Pressgeschwindigkeit (kraft-/hubwegabhängig) 1 bis 500 mm/s

Ausstattung: Federkissensteuerung, Stößelauswerfer, Ziehkissen vorbeschleunigt u.v.m.

Erschienen in Ausgabe: 06/2007