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Schuler: Formhärten für stabilen Leichtbau Crashsicher und leicht dank Formhärten

| Redakteur: Konrad Mücke

Für das Elektroauto ID.3 von Volkswagen werden durch Formhärten A-Säulen und Türschweller als hochfeste, verformungssteife Blechteile auf Umform­anlagen von Schuler hergestellt. Das ermöglicht zukunftsweisenden, wirtschaftlichen Leichtbau.

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Mit Formhärten steht den Automobilherstellern ein innovatives Verfahren zur Verfügung, hochfeste Blechteile für sichere Karosserien in grossen Serien wirtschaftlich herzustellen.
Mit Formhärten steht den Automobilherstellern ein innovatives Verfahren zur Verfügung, hochfeste Blechteile für sichere Karosserien in grossen Serien wirtschaftlich herzustellen.
(Bild: Schuler)

Beim Formhärten werden auf hydraulischen Pressen hochfeste Bauteile durch Erwärmen, Umformen und schnelles, kontrolliertes Abkühlen im Werkzeug hergestellt. Das Beschneiden der fertigen Teile übernehmen Laser. Das von Schuler verwirklichte Verfahren auf komplett automatisierten Anlagen Pressure Controlled Hardening (PCH) ist ein umfassendes System zur Herstellung formgehärteter Bauteile.

Geregeltes, kontrollierbares Umformen und Härten

Die Vorteile des hydraulischen Formhärtens sind überzeugend. Beim druckgeregelten Härten sind der Umform- und der Abkühlvorgang während des Formhärteprozesses kontrollierbar. Die aktuelle Pressentechnik mit Kissentechnologie ermöglicht eine besonders hohe Qualität der hergestellten Bauteile. Dafür sorgt der kontrolliert gleichmässige Anpressdruck. Für das Produkt, überwiegend Einzelteile von Automobil-Karosserien, lässt sich so eine deutlich höhere Steifigkeit verwirklichen. Dies verbessert das Crashverhalten und trägt wesentlich zur Sicherheit der Fahrzeuginsassen bei. Zudem verbessert das Formhärten die Energieeffizienz der Fahrzeuge. Die Karosserien sind verglichen mit üblichen, aus dickeren Blechen oder hochfesten Stählen hergestellten Konstruktionen leichter. Das Verfahren erweist sich als wirtschaftlich und produktiv. Es arbeitet bei guter Wiederholgenauigkeit ohne Auffederung. Niedrige Presskräfte reichen zum Formen der Bauteile aus. Zudem können innovative Möglichkeiten zum Gestalten der Bauteile genutzt werden.

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Im Fahrzeugbau etabliert

Wegen dieser Vorteile produzieren inzwischen zahlreiche Automobilzulieferer und Fahrzeughersteller Einzelteile für Karosserien mit dem Verfahren des Formhärtens. Beispiele sind stabile Bodengruppen für Elektrofahrzeuge. Unter anderem fertigt der Zulieferer Snop im tschechischen Klášterec (südlich von Zwickau) A-Säulen und Türschweller seit Mitte des Jahres 2019 auf einer Formhärte-Anlage von Schuler. Die automatisierte Anlage umfasst die Formhärtepresse (1200 to Presskraft), den Platinenlader, den Ofen zum Erwärmen der Bleche auf 930° C, den dreiachsigen Feeder zum Transport der Platinen und die Umformwerkzeuge. Die von Schuler entwickelte Technologie PCH (Pressure Controlled Hardening) ermöglicht dabei die optimale Verteilung des Anpressdrucks. Das verkürzt die Zykluszeit auf wenige Sekunden.

Produktiv mit Mehrfachwerkzeugen

Mehrere Werkstücke in einem Arbeitsgang zu fertigen – zwei, drei, vier oder auch mehr Bauteile in einem Werkzeug – kann die Produktivität deutlich erhöhen. Bei herkömmlichen Formhärteverfahren verursacht das allerdings längere Zykluszeiten, unterschiedliche Bauteilgenauigkeiten sowie höheren und unterschiedlichen Werkzeugverschleiss. Um das zu vermeiden, hat Schuler ein Verfahren mit hydraulischem Kissen und optimierten Werkzeugen verwirklicht. Diese PCH-flex-Technologie ermöglicht eine hochwertige Mehrfachfertigung bei hoher Produktivität (bis zu 60 Bauteile/min). Bauteile aus nur 1 mm dünnen Blechen lassen sich bei Mehrfachbelegung beispielsweise in nur 8 s Zykluszeit herstellen. Zudem sorgt das PCH-Verfahren für eine hohe Bauteilqualität. Die Kräfte werden innerhalb des Werkzeugs optimal auf das Bauteil und innerhalb von Mehrfachwerkzeugen in den Kavitäten untereinander optimal verteilt und aufgebracht. Die Werkzeuge können ohne sie nachzutuschieren und – bei Mehrfachwerkzeugen – sie zu unterlegen innerhalb kürzester Zeit in der Serienfertigung eingesetzt werden. Zudem entfällt zusätzlicher Wartungsaufwand. Dank der einfachen Funktionalität des PCH-flex-Kissens lassen sich die Werkzeuge einfach bedienen. Sie können – geringfügig modifiziert – problemlos auf älteren Pressen eingesetzt werden. Auch konventionelle und vorhandene Werkzeuge lassen sich auf aktuellen hydraulischen Pressen mit PCH flex einsetzen. - kmu - SMM

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