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Smarter Prozess für die Umformung

Smarter Prozess für die Umformung

Mit smartform® lassen sich höchstfeste Stähle künftig auch in der Kaltumformung prozesssicher, maßhaltig und nahezu ohne Rückfederung verarbeiten.

Ein Besuch im Presswerk von Volkswagen Sachsen in Zwickau: Hier werden Komponenten für den MBQ, den modularen Querbaukasten von Volkswagen, gefertigt und an alle europäischen Produktionsstätten der Konzernmarken Seat, Skoda und Audi geliefert. In Zwickau selbst verbleibt nur der Teil für die Herstellung des Golf und Golf Variant.

"Wir produzieren aktuell den Längsträger für die Golf-Plattform", sagt Ferry Grumptmann, der für die Einzelteil- und Gesamtplanung des Presswerks zuständig ist. Rechnet man die Stückzahlen für den linken und den rechten Längsträger zusammen, verlassen jeden Monat rund 320.000 Bauteile das Werk.

Diese enorme Produktionsmenge war ein Grund, warum sich die Technologieplanung und -entwicklung Produktionsprozesse des Volkswagen-Konzerns in Wolfsburg vor zwei Jahren an die Kollegen in Sachsen wandte. "Es ging darum, eine Weiterentwicklung des beschnittfreien kalibrierenden Tiefziehens zu testen", sagt René Groß, Leiter der Instandhaltung Presswerk in Zwickau. "Eine Methode, die insbesondere für die Umformung von höherfesten Stählen in der Kaltumformung entwickelt wurde." Dieses, von thyssenkrupp Steel zum smartform®-Prozess weiterentwickelte und patentierte Verfahren, eignet sich zur Herstellung von Bauteilen mit hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit aus Stählen mit Festigkeiten jenseits der 600 Megapascal (MPa).

René Groß und Ferry Grumptmann im Volkswagen Werk Zwickau. Sie begutachten die einzelnen Schritte der Bauteilfertigung mit smartform®.
Von Anfang bis zum Ende: René Groß (l.) und Ferry Grumptmann begutachten im VW Werk in Zwickau die einzelnen Schritte der Bauteilfertigung.

Diese Vorteile bietet smartform® bei der Umformung von Bauteilen:

  • Gleichbleibende Bauteilqualität durch nahezu rückfederungsfreie Umformung höchstfester Stähle
  • Geometriefreiheiten und höchste Prozesssicherheit bei der Kaltumformung hochfester Stähle
  • Reduzierter Materialeinsatz von durchschnittlich 15 Prozent und höhere Materialausnutzung pro Coil (abhängig vom Bauteil)
  • Signifikante Kostenoptimierung und Zeitersparnis im Werkzeugdesign, Werkzeugaufbau und im Serienanlauf

Umformung höchstfester Stähle

Blick auf eine Transferpresse: Dort wird aus Stahlzuschnitten ein Bauteil gepresst.
Bauteil aus Stahlzuschnitten: Die Transferpresse bringt den Stahl in die gewünschte Form.

Der smartform®-Prozess eröffnet neue Potenziale für den Leichtbau. Kaltgewalzte Dualphasenstähle von thyssenkrupp Steel vergrößern das Anwendungsspektrum in der Kaltumformung: Sie verfügen über einen hohen Deformationswiderstand, ein ebensolches Energieaufnahmevermögen sowie verbesserte Kaltumformeigenschaften. Gleichzeitig erhöhen sie die Herausforderungen an die Prozesskette in der Bauteilfertigung.

„Bereits im Rahmen von InCar®plus haben wir am Beispiel eines Längsträgers ein Verfahren für die Kaltumformung vorgestellt, das insbesondere die in der Praxis unvermeidbare Rückfederungsproblematik kompensiert“, sagt Hans-Joachim Sieg. Er ist technischer Kundenberater bei thyssenkrupp Steel und zuständig für die Zusammenarbeit mit Volkswagen, wenn es um Werkstoffthemen geht. „Beim konventionellen Tiefziehen hole ich mir das Material, das ich dafür brauche, aus der Dicke“, so Sieg. „Wenn das Material dünner wird, bekommt es mehr Spannung, die dann wieder zurückfedert, sobald ich das Bauteil aus dem Werkzeug nehme.“

smartform® zeichnet sich durch hohe Maßhaltigkeit und weniger Materialeinsatz aus.

Hans-Joachim Sieg, technische Kundenberatung, thyssenkrupp Steel

Schritt 1:
Es beginnt mit dem Beschnitt der Platinen. Diese werden genau zugeschnitten, sodass eine Minimalformplatine mit wenig Verschnitt entsteht.

Schritt 2:
Die Platine läuft in die Kaltumformpresse ein. Hier wird zunächst der Boden vorgeprägt.

Schritt 3:
Dann wir die Vorform erstellt - der eigentliche Beginn des zweistufigen smartform®-Prozesses. Hier wird die Platine zum "U" geformt.

Schritt 4:
Nun wird kalibriert. Die Druckspannungsüberlagerung reduziert die Rückfederung und das Bauteil erhält hier bereits seine Endgeometrie.

Schritte 5 bis 7:
Die nächsten drei Prozessschritte runden das Bauteil ab. Kleine Reste werden beschnitten, es wird gelocht und die Schweißflansche für den späteren Einbau in die Karosserie vorbereitet.

Ferry Grumptmann und René Groß überprüfen einen Längsträger auf seine Qualität.
Inspektion im Presswerk: Ferry Grumptmann (l.) und René Groß überprüfen einen Längsträger auf seine Qualität.

Das Besondere bei dieser Art der Umformung: Anstatt das Material zu ziehen und somit auszudünnen, wird es während des Kalibriervorgangs gestaucht. Beim smartform®-Verfahren wird die Platine außerdem bereits vor dem Umformen so zugeschnitten, dass sie nahezu der Endkontur des fertigen Bauteils entspricht. Damit verringern sich innerhalb der Prozesskette die Beschnitt-Operationen und der Materialeinsatz. „Wir haben weniger Einsatzgewicht, weniger Schrott und weniger Entsorgungskosten", sagt Groß. Damit ließen sich in der Serienfertigung auf lange Sicht auch Energiebedarf und Investitionskosten senken.

„Noch können wir nicht sagen, ob sich all unsere Erwartungen auch langfristig erfüllen“, sagt Grumptmann, der auch für die Kostenkontrolle und Einhaltung der Lieferzeiten verantwortlich ist. Und der natürlich in Zukunft auf hohe Maßhaltigkeit, höhere Stückzahlen, geringere Wartungsaufwände und weniger Materialeinsatz setzt. „Wenn der Prozess jedoch so gut läuft, wie er sich andeutet, habe ich da keine Bedenken.“

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