GSPP

Zusammenfassung
Strangpressprofile aus Aluminium und Magnesium ermöglichen leichte Rahmenkonstruktionen insbesondere für Anwendungen im Fahrzeugbau, da bei gleicher Festigkeit weniger Gewicht benötigt wird. In dem Verbundprojekt wurde die industriell sichere Prozesskette zur Fertigung zweidimensional gekrümmter Strangpressprofile in einem Prozessschnitt erforscht und entwickelt. Gegenüber der bisherigen Fertigung gekrümmter Profile durch die Fertigungsschritte Strangpressen, Recken und Biegen zeichnet sich diese neue Technologie vor allem durch eine verbesserte Genauigkeit und geringere Verformungen aus. Mit der entwickelten Versuchsmaschine konnte die geforderte hohe Fertigungsgenauigkeit in einem Arbeitsschritt ohne die bislang übliche Nachbearbeitung für die gerundeten Bauteile (Dachrahmen und Teile für Stoßstangen) erzielt werden. Alle hergestellten Bauteile erfüllen die sehr hohen Fertigungsgenauigkeiten und Anforderungen der Industriekunden. Besonders bei kleineren Serien ist die Technologie flexibel anwendbar und wirtschaftlich. Entwickler und Konstrukteure haben die Möglichkeit, neue Tragwerkskonzepte in Leichtbauweise (wie z.B. Fahrzeugkarosserien, Eisenbahnwagons) einzusetzen, die bisher nicht industriell umsetzbar waren.
Projektbeschreibung:
Das Fertigungsverfahren "Runden beim Strangpressen" weist entscheidende Vorteile für den Bau leichter Tragwerke auf, wie sie für räumliche Rahmentragwerke (Space-Frame-Strukturen) im Flugzeug- und Automobilbau Verwendung finden. Gegenüber der konventionellen Prozesskette zur Fertigung gekrümmter Profile durch die einzelnen Arbeitsschritte Strangpressen, Recken und Biegen zeichnet sich diese Technologie vor allem durch eine verbesserte Konturgenauigkeit und minimale Querschnittsdeformationen bei einer Herstellung in einem Prozessschritt aus. Bislang konnte aber nur im Labormaßstab gezeigt werden, dass dieses Fertigungsverfahren machbar ist. Die für die Umsetzung der Technologie nötige industrielle Maschinentechnik war nicht vorhanden und sollte daher entwickelt werden. Für die industriell sichere Fertigung fehlte eine Prozess-Sensorik und -regelung, um die geforderte Genauigkeit zu überwachen und Abweichungen direkt zu kompensieren. Das maschinendynamische Verhalten einer Industriepresse hat im Vergleich zu einer Labormaschine großen Einfluss auf die Fertigungsgenauigkeit und musste dementsprechend erforscht werden. Beim industriellen Dauerbetrieb entstehen hohe Verformungstemperaturen in den Profilen und es musste eine Lösung gefunden werden, diese Wärme definiert abzuleiten. Ebenfalls fehlte eine erprobte Lösung für das Abtrennen der gerundeten Profile im kontinuierlichen Produktionsbetrieb.
Eine Zielsetzung lag in der Entwicklung eines Engineering-Konzepts für den Um- und Neubau einer Strangpresse, da konventionelle Pressen nicht für das Runden beim Strangpressen ausgelegt sind. Um das volle technologische Potenzial ausschöpfen zu können, müssen kleinste Biegeradien herstellbar sein. Eine konventionelle Strangpresse wurde zu einer Versuchsmaschine umgebaut und dann optimiert. Die Strangpresse wurde mit einem rundungsgerecht gestalteten Gegenholm und einem speziellen Werkzeugpaket versehen. Auf dieser Strangpresse konnten die geforderten kleinen Radien erreicht werden.
Mit dem speziell entwickelten berührungslosen Online-Radiensensor in Kombination mit einem Kalibrierprozess konnten die geometrischen Anlagenparameter der Strangpresse hinreichend genau bestimmt werden, so dass die erreic
hbare Fertigungsgenauigkeit deutlich erhöht wurde.
Ein weiteres Ziel lag in der Entwicklung einer Methodik für das automatisierte Trennen der gerundeten Profile. Durch die Entwicklung des Technologiemoduls "Trennen" konnte eine automatisierte Prozesskette abgebildet werden, in der variabel gekrümmte Bauteile gefertigt und mit einem Trennroboter fliegend abgetrennt werden.
Es wurden Versuchreihen an der modifizierten 22 MN-Strangpresse bei der Fa. Erbslöh durchgeführt und Profile für die assoziierten Partner, u. a. für Dachrahmen und Bumper (Teile für Fahrzeugstoßstangen) hergestellt. Die Auswertung der Messungen zur Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit der Versuche bestätigte die Zuverlässigkeit und hohe Fertigungsgenauigkeit der Technologie.
Basierend auf den Teilergebnissen der Partner entwickelte die Fa. SMS Eumuco GmbH ein neues Anlagengesamtkonzept, das die Strangpresse, die Trennvorrichtung und den Auslauftisch mit einer integrierten Luftkühlung beinhaltete. Im Versuchsfeld des Instituts für Umformtechnik wurde eine Anlage installiert (von der DFG finanziert).

Anwendungspotential und Ausblick
Bei der Fa. Erbslöh wurde ein Versuchsfeld eingerichtet, in dem das "Runden beim Strangpressen" hinsichtlich der industriellen Anwendung weiter optimiert wird und Kleinserien gerundeter Strangpressprofile für interessierte Kunden hergestellt werden können.
Die Fa. SMS Eumuco bietet auf dem Markt das neue Pressenkonzept an und hat eine Presse an das IUL verkaufen können, die im Rahmen der Forschungsarbeiten für den Sonderforschungsbereich (s. u.) eingesetzt werden soll.
Die assoziierten Partner erproben in Frage kommende Serienbauteile, bei denen Leichtbaukonstruktionen in naher Zukunft bei Studien und Vorserien eingesetzt werden könnten. Sobald die Bauteile dann von den Kunden zur Fertigung freigegeben worden sind, werden größere zu produzierende Stückzahlen erwartet und dann werden auch erste Anlagen verkauft werden.
Die Forschungsarbeiten "gerundete Strangpressprofile" werden im DFG Sonderforschungsbereich fortgeführt, um die Grundlagenarbeiten für dreidimensionale (3 D) Anwendungen weiterzuentwickeln.

Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit und der Prozesssicherheit des Rundens beim Strangpressen

Autor: Klaus, A.

Verlag: Shaker Verlag, Aachen

Erscheinungsjahr: 2002

ISBN: 3-8322-0208-0

Beschreibung: Gekrümmte Strangpressprofile bilden die Grundlage für leichte räumliche Rahmenstrukturen des Automobil-, Schienenfahrzeug- und Flugzeugbaus. Die konventionelle Prozesskette Strangpressen, Recken und Biegen erreicht jedoch vielfach nicht die geforderten Werkstückeigenschaften. Bei einem alternativen Herstellungsverfahren, dem sogenannten Runden beim Strangpressen, wird der austretende Strang abgelenkt und die Profilkrümmung somit direkt im Strangpressprozess erzeugt. Das Verfahren weist ein hohes Potenzial auf, da das Wirkprinzip im Wesentlichen rückfederungsfrei ist und von werkstofflichen und thermischen Prozessparametern nicht beeinflusst wird. In der vorliegenden Dokumentation wird gezeigt, wie die Fertigungsgenauigkeit des Rundens beim Strangpressen konstant gekrümmter Strukturbauprofile unter industriellen Bedingungen gesteigert werden kann. Weiterhin werden analytische und numerische Grundlagen geschaffen, um Fertigungsfehler bei variabel gekrümmten Profilen zu verhindern. Es werden Methoden aufgezeigt, um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu erhöhen.