Foto: Benteler

Warmumformung

Hightech-Ofen für die Warmumformung

Die Warmumformung von Strukturbauteilen rückt in den Fokus. Der Automobilzulieferer Metalsa nutzt dazu einen Rollenherdofen von Benteler Maschinenbau.

In der Automobilindustrie sind innovative Fertigungsverfahren wie die Warmumformung gefragt. Schließlich geht dieses Verfahren mit einem verbesserten Crashverhalten und einem reduzierten Bauteilgewicht einher. Mit dem Verfahren hergestellt werden unter anderem A- und B-Säulen, Stoßfänger, Türverstärkungen, Getriebetunnel und Dachrahmen. Beim Presshärten werden die speziellen Blechplatinen für diese Strukturbauteile im Durchlaufofen auf circa 950°C erhitzt. Gekühlte Werkzeuge vergüten die Teile beim anschließenden Umformen in der Presse. Dabei sinkt ihre Temperatur in sehr kurzer Zeit sehr stark. Das Resultat: Bauteile mit gegenüber herkömmlichen Blechen wenigstens verdoppelter Festigkeit bei gleichbleibendem Einzelteilgewicht.

Ofenhersteller und Automobilzuliefer in einem Haus

Auch Metalsa Automotive setzt auf Warmumformung. Der Bergneustädter Automobilzulieferer nutzt in seiner Presshärtelinie seit Jahren einen Rollenherdofen von Benteler Maschinenbau. Benteler entwickelt und baut die Warmformöfen nicht nur, sondern setzt sie auch selbst ein. So fließen in der Praxis gewonnene Erfahrungswerte direkt und stetig in die Weiterentwicklung der Rollenherdöfen ein. „Die Anforderungen unserer Kunden an warmgeformte Bauteile sind enorm hoch und steigen weiter“, betont Martin Schönborn, Projektleiter Warmformen bei Metalsa. „Um diese erfüllen zu können, stellen wir auch hohe Ansprüche an die Ofentechnologie. Gerade das Erwärmen der Platinen sowie die Werkzeugtechnologie in der Umformpresse beeinflussen maßgeblich die Qualität der Bauteile. Speziell der modulare Aufbau, die Rollenlagerung und der Rollenantrieb mit der schnellen Möglichkeit eines Rollentauschs sowie die patentierte Taupunktmessung und -regelung haben uns überzeugt.“

„Gerade die Taupunktregelung ist für viele Automobilhersteller wichtig“, bestätigt Matthias Falkenrich, Sales Manager bei Benteler Maschinenbau und zuständig für den Vertrieb von Warmformanlagen. „Sie schließt aus, dass im Bauteil eine mit bloßem Auge nicht zu erkennende Wasserstoffversprödung entsteht, die im späteren Fahrzeugeinbau zu sehr gefährlichen Rissen führen kann.“

Benteler setzt bei den Warmformöfen auf maßgeschneiderte Lösungen. Für das Umformen und Vergüten der Blechplatinen in der Presse ist schließlich eine optimale Erwärmung im Rollenherdofen erforderlich. „Bei Metalsa wurde gemeinsam das ‚Edge-Line-Konzept‘, das wir auch ‚L-Konzept‘ nennen, umgesetzt. Dabei ist die Presse um 90 Grad zur Auslaufbahn gedreht. Besonders bei einer solchen Anordnung ist eine gute Abstimmung zwischen Ofen, Automatisierung und Presse notwendig“, erklärt Matthias Falkenrich.

Zusammenspiel von Ofen und Presse

„Die Ofenmodule – in Durchlaufrichtung je zwei Meter lang – erreichen den Aufstellungsort bei uns komplett installiert“, sagt Schönborn. „Dieses Konzept spart Installationszeit, ermöglicht viel schneller das erste Aufheizen und führt somit zügig zur Anlagenverfügbarkeit.“ Gleichzeitig sei der Transport so einfacher, ergänzt Matthias Falkenrich.

Durch den modularen Anbau sind jederzeit individuelle Anpassungen möglich. „Wir können den Ofen einfach um weitere Module ergänzen. Dies bietet sich zum Beispiel an, wenn zu einem späteren Zeitpunkt die Ausbringungsmenge der Warmformlinie erhöht werden soll“, erklärt Matthias Falkenrich.

Alle Lager- und Antriebseinheiten liegen im „kalten“ Bereich außerhalb der Ofenkammer. So entfallen besondere Anforderungen an das Material, die Lager müssen nicht gekühlt werden und der Wartungsaufwand ist sehr gering. Zudem sind alle Transportrollen des Ofens von beiden Seiten auswechselbar. Möglich machen dies ein Rollenantrieb durch eine Königswelle sowie ein Schnellwechselsystem für die Rollenlagerung. Auf diese Weise benötigt geschultes Fachpersonal für den Rollenwechsel nur wenige Minuten.

„Auch beim Heizkonzept geht Benteler einen eigenen Weg“, bestätigt Metalsa-Spezialist Schönborn. Beim Benteler-Ofen liegen alle Gasstrahlrohre oberhalb der Platinen – der größte Unterschied zu den konventionellen Lösungen. Diese Lage ist weniger anfällig für Beschädigungen beispielsweise durch Rollenbrüchen als eine Anordnung unterhalb der Platinen. Gleichzeitig vereinfacht es den Zugang zum Brenner bei Wartungsarbeiten und der Installation.

Die Position hat dabei keinen Einfluss auf die Funktionalität – oberhalb von 900°C wird die Platine ausschließlich über Strahlungswärme innerhalb der Ofenkammer und damit durch die Abstrahlung aller im Ofen befindlichen Materialien erhitzt. Dies gelingt zuverlässig auch bei sehr großen Hotforming-Bauteilen wie Tunnel und Frontwall.

Benteler hat dieses Konzept weltweit in eigenen Werken bereits in Dutzenden Warmformöfen erfolgreich umgesetzt. „Die Lage der Gasstrahlrohre oberhalb der Platinen ist auf den ersten Blick zwar ungewöhnlich – in den beim Warmformen üblichen Temperaturbereichen von über 900°C ist das Konzept jedoch erfolgreich“, erklärt Schönborn.

Einzigartiges Heizkonzept

Die Zertifikate aller OEM-Kunden bestätigen, dass dieses Ofenkonzept prozesssicher funktioniert und die von den Automobilbauern geforderten strengen Bauteilqualitäten erreicht. Für die Rollenherdöfen wurde ein konsequentes Sicherheitskonzept umgesetzt: Sie verfügen über einen Sicherheitszaun und eine umlaufende Not-Aus-Leine.

“Nachdem wir das Ofenkonzept in zahlreichen eigenen Warmformlinien ausgiebig getestet haben, verkaufen wir die Warmformöfen seit einigen Jahren auch auf dem externen Markt“, erklärt Martin Schaele, Geschäftsführer Benteler Maschinenbau GmbH. „Ob Ofenbeladung, Rollenherdofen, Pressenfeeder für die Be- und Entladung der Presse oder Warmformwerkzeuge – alle in unserem Maschinenbau entwickelten und an unsere Kunden verkauften Warmformgewerke sind auch in unseren eigenen Produktionswerken unter Serienbedingungen im Einsatz.“

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