Elektromagnetische Umformung

Berührungslos und schnell

Elektromagnetische Umformung (EMU) ist ein Hochgeschwindigkeitsumformverfahren, mit dem blech- und profilförmige Werkstücke aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen sowohl umgeformt als auch umformtechnisch gefügt und getrennt werden können.

Bei der EMU erfolgt die Krafteinleitung über die Energiedichte gepulster Magnetfelder. Dies erfordert keinen mechanischen Kontakt zwischen Werkzeug (Induktor) und Werkstück. Infolge der Krafteinwirkung werden die Werkstücke kurzzeitig auf Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Hundert Metern pro Sekunde beschleunigt und erreichen Dehnraten von bis zu 10000 s-1. Der Umform-, Füge- oder Trennprozess ist typischerweise innerhalb von einigen zehn bis ein- oder zweihundert Mikrosekunden abgeschlossen.

  • durch berührungslose Kraftaufbringung können empfindliche, strukturierte oder beschichtete Oberflächen verarbeitet werden
  • Werkzeugverschleiß aufgrund von Tribologie tritt nicht auf und der Einsatz von Schmiermitteln ist nicht erforderlich
  • umweltfreundliche Prozesse mit deutlich reduziertem Reinigungsaufwand
  • erzielen von höheren Umformgraden
  • Rückfederungseffekt lässt sich signifikant verringern
  • für die Druckaufbringung ist kein Wirkmedium erforderlich
  • der Prozess kann bei Bedarf unter besonderen Bedingungen, wie im Vakuum, unter Reinraumbedingungen oder in radioaktiver Umgebung durch lokale Trennung des Bedienpults und Wirkungsbereichs betrieben werden
  • der Prozess kann für Blechstärken bzw. Wanddicken von einigen Zehntelmillimetern bis hin zu einigen Millimetern eingesetzt werden

Technologieentwicklung

  • Entwicklung von Fertigungskonzepten
  • Machbarkeitsanalysen
  • Auslegung elektromagnetischer Umformprozesse
  • Simulationsgetriebene Analyse und Optimierung elektromagnetischer Umformprozesse
  • Prozesskettenuntersuchung und Auslegung
  • Auslegung von Füge- und Trennoperationen

Werkzeugentwicklung

  • Anwendungsspezifische Gestaltung und Auslegung von Werkzeugsystemen (Induktoren) und Gesenken
  • Berücksichtigung von mechanischen, elektrischen und elektromagnetischen Aspekten
  • systematische Auslegungsstrategie zum Entwurf von Zylinderspulen
  • Berechnung der Werkzeugbelastung
  • Auswahl und Erprobung von Werkzeugwerkstoffen

Produktentwicklung

  • Fertigungsgerechte Gestaltung von Bauteilgeometrien, Fügestellen, etc.
  • Optimierung von Bauteileigenschaften (Steifigkeit, Akustik) durch Einbringung von Strukturierungen
  • Berücksichtigung verfahrensspezifischer Vorteile und Grenzen der EMU

Maschinentechnik

  • Stoßstromgenerator für die elektromagnetische Umformung PS103-25 Blue Wave (max. Kondensator- ladeenergie 103 kJ, max. Kondensator- ladespannung 25 kV, stufenweise einstellbare Kapazität 25,6 -320 µF)
  • Stoßstromgenerator für die elektromagnetische Umformung (Siemens, max. Kondensatorladeenergie 100 kJ, max. Kondensatorladespannung 21 kV, Kapazität 450 µF)
  • Werkzeugträger mit drehbarer Aufspannplatte zum Positionieren von Spulen und Gesenken
  • Flexibler Werkzeugadapter für den Betrieb großer Werkzeugsysteme z.B. für das kombinierte Tiefziehen mit elektromagnetischer Umformung
  • diverse Induktorsysteme (Werkzeugspulen und Feldformer) für spezifische Umform-, Füge- und Schneidprozesse

Software

  • Finite-Element-Simulation: LS-Dyna, Ansys, FEMM
  • Planung und Auswertung von Versuchen: Cornerstone, Origin, MathLab

Prüftechnik

  • Sensorik zur Erfassung des Induktorstroms für die Prozessanalyse und -überwachung
  • Taktile und optische Messtechnik zur Erfassung der Bauteilgeometrie
  • Prüfung von statischen Verbundfestigkeiten im Zug- und Druckversuch