Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUProblemstellung
Die wirtschaftliche und automatisierbare Fertigung qualitativ hochwertiger Bauteile in immer größerer Variantenvielfalt und bei geringer Stückzahl ist eine Herausforderung für die industrielle Fertigung, die durch den zunehmenden Kundenwunsch nach Individualisierung gerade bei designorientierten Produkten noch verstärkt wird. Speziell im Bereich konventioneller Umformtechniken wie dem Tiefziehen und Streckziehen erschweren hohe Werkzeugkosten und eine enge Bindung der Werkzeuge an die jeweilige Bauteilgeometrie die Bewältigung dieser Aufgabe. Bereits leichte Variationen bringen hier einen großen Kosten- und Zeitaufwand in der Umsetzung mit sich. Dies betrifft besonders die Fertigung großflächiger Bauteile. Dementsprechend besteht ein hoher Bedarf an innovativen Fertigungsmethoden, welche dieses neue Anforderungsprofil erfüllen.
Lösung
Die elektromagnetische Umformung (EMU) bietet für die Lösung der angegeben Problemstellung hohes Potenzial. Sie nutzt die Energiedichte gepulster Magnetfelder, die durch die stoßartige Entladung elektrischer Energie über eine (Werkzeug-)Spule entstehen, um Lorentzkräfte in elektrisch leitfähigen Werkstücken hervorzurufen, die zur Umformung führen. Diese berührungslose Kraftaufbringung ermöglicht es, die gleiche Werkzeugspule flexibel für die Fertigung unterschiedlicher Geometrievarianten einzusetzen. Darüber hinaus gewährleistet sie eine sehr oberflächenschonende Verarbeitung. Die Anwendungsbeispiele der EMU beschränken sich bislang jedoch auf kleine bis mittlere Bauteile bzw. Bauteilbereiche.
Diese technologisch-wirtschaftliche Prozessgrenze kann durch sequenzielle elektromagnetische Umformung überwunden werden. Dabei wird zunächst ein kleiner Bauteilbereich elektromagnetisch umgeformt. Dann werden Werkzeugspule und Werkstück relativ zueinander verschoben, sodass ein anderer, ggf. angrenzender, Werkstückbereich umgeformt werden kann. So können mit einer relativ kleinen Spule auch große Bauteile oder Bauteilbereiche sukzessive gefertigt werden und die bekannten Vorteile der EMU gegenüber konventionellen Verfahren werden auch für großflächige Bauteile nutzbar.
Partner
Das IGF-Vorhaben 173 EBR der Forschungsvereinigung Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V. - FGW, Papenberger Straße 49, 42859 Remscheid wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Das Projektkonsortium bestand neben den ausführenden Partner der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der VŠB-Technischen Universität Ostrava, des tschechischen Nationalen Energie Bund (NEK) und der Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e. V. (FGW) aus folgenden Firmen: ADZ Lüftungsbau Leipzig GmbH, Artis GmbH, Böhler-Uddeholm Deutschland GmbH, CeWoTec GmbH, CoolTech W. Lausecker, DAW AEROCIT Schmierungstechnik GmbH, Ideema GmbH, iew Induktive Erwärmungsanlagen GmbH, Ingenierbüro Paatz, Käppler und Pausch GmbH, Lütec GmbH, Novelis Switzerland SA, Schmelzmetall Deutschland GmbH, Studion Hausen, TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH, Werkzeug- und Vorrichtungsbau Schädlich, Werkzeugbau Ullmann, Westfalia Presstechnik GmbH & Co. KG, Brano Group a.s., Isotra a.s., Koma - Industry s.r.o., Moravia Cans a.s., Moravia Stamping a.s., Pilsen Tools s.r.o., Proinno a.s., Škoda Auto a.s. und Tawesco s.r.o.