Forschungsprojekt

Schneiden mit elektromagnetischem Puls

Zielbranchen

Fahrzeug- und Verkehrstechnologien, auch: Antriebstechnik

Problemstellung

Das Schneiden mit elektromagnetischem Puls bietet die Möglichkeit Bauteile berührungslos ohne bewegte Teile zu trennen, wodurch sich viele Probleme des stempelgebundenen Trennens vermeiden lassen. Insbesondere die Belastungen des Stempels und der Stempelverschleiß sind bei konventionellen Verfahren häufig begrenzende Größen.

Lösung

Um eine Datenbasis für diesen Hochgeschwindigkeits-Schneidprozess zu entwickeln, wurden im Rahmen des Projekts Versuche mit unterschiedlichen Materialien, Bauteilen, Blechdicken und Schneidgeometrien durchgeführt. Zum Schneiden besonders geeignet sind Aluminiumwerkstoffe und niedrig legierte Stähle. In Ausnahmefällen können auch hoch- und höchstfeste Legierungen, wie beispielsweise 22MnB5, geschnitten werden, wie in einem zweiten Projekt nachgewiesen wurde. Das Spektrum kann dabei rohrförmige Bauteile oder Bleche im Dickenbereich bis ca. 3 mm, mit nicht zu kleinen geschlossenen Geometrieelementen, umfassen. Mehrere Schneidoperationen lassen sich mit einem einzigen Puls am Bauteil durchführen. Besondere Vorteile bringt das Verfahren für Dünnbleche oder Metall-Folien im Dickenbereich bis 1/100 mm, da es stempellos ohne Schneidspalt auskommt. Ebenso zeigten sich Vorteile für das Schneiden von Hybrid-Blechen (Stahl-Kunststoff-Stahl, Al-Kunststoff-Al), da durch Hochgeschwindigkeitseffekte keine Gratbildung des Kunststoff-Layers auftritt.

Für den elektromagnetischen Schneidprozess ist nur eine Matrize die die Schneidgeometrie abbildet und ein Induktor notwendig. Der Induktor selbst kann - in Grenzen – variabel für verschiedene Schneidgeometrien verwendet werden, was einen Vorteil darstellt. Für die Berechnung des Schneidprozesses stehen verschiedene Simulations-Lösungen zur Verfügung.

Partner

Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen des Projektes »Advanced Coil Design for Electromagnetic Pulse Technology« in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Belgian Welding Institute, University of Gent und der TU Chemnitz. Das Projekt wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Das Projektkonsortium bestand aus den Partnern: Trumpf GmbH & Co. KG, Schmelzmetall Deutschland GmbH, Westfalia Presstechnik GmbH & Co. KG, Blema Kircheis GmbH & Co. KG, Magnetphysik Dr. Steingroever GmbH, Albert Schmutzler GbR Werkzeugbau, EMS Elektro Metall GmbH sowie zum Trennen hochfester Stähle über das Projekt »Trennen und Fügen höchstfester Stähle« in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner PSTproducts GmbH. Letzteres wurde gefördert von der Sächsischen Aufbaubank SAB.

© Fraunhofer IWU