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Kaltumformung als Leichtbautechnik

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Bis zu 90 Prozent Material einsparen

Die Idee, Metalle kalt umzuformen, ist keineswegs neu: Das Rundkneten hatte bereits bei Goldschmieden Tradition – sie wollten so sparsam wie möglich mit dem teuren Rohstoff umgehen. Heute ist ein möglichst leichtes, belastbares und präzise verarbeitetes Material das Wunschziel der Konstrukteure: Wer beispielsweise gestufte Hohlwellen durch Rundkneten formt anstatt sie abzuspanen, spart bis zu 90 Prozent Material ein, das sonst in Form von Spänen in den Abfall wandern würde.

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Ein vielseitiges Verfahren

Bei Felss Shortcut Technologies kommt das Verfahren bereits seit mehr als 100 Jahren zum Einsatz und hat sich insbesondere in der Komponentenfertigung für die Automobilindustrie bewährt: Rundgeknetete Bauteile wie Getriebe-Hohlwellen, Lenkwellen, Crashrohre, Airbagbehälter und Kolbenstangen von Stoßdämpfern sind wesentlich leichter, präziser und schneller zu fertigen als mit zerspanenden Verfahren. Dafür gibt es zahlreiche aktuelle Praxisbeispiele: In einem anderen Projekt konnten die Felss-Ingenieure das Gewicht einer Getriebewelle von 5,2 auf 3,3 Kilogramm reduzieren. Und eine Hohlwelle, die im Elektromotor einer Servolenkung zum Einsatz kommt, ist nun 67 Prozent leichter als das Vorgängermodell, das per Warmumformung erzeugt wurde.

Axialformen als Alternative

Mit diesen Beispielen demonstriert Felss, dass intelligente Bearbeitungstechniken wie die „Shortcut Technologies“ des Rundknetens ein Schlüssel für Leichtbauinnovationen sein können. Ähnliches gilt für eine weitere Kerntechnologie von Felss: das Axialkneten. Mit diesem Verfahren lassen sich – wiederum mit der Kaltumformung – aus einem Rohr-Rohling Wellen mit komplexer Außen- und Innengeometrie sowie mit hochgenauer Verzahnung herstellen. Dabei presst eine verzahnte Matrize von außen auf das Rohr und bearbeitet es in Axialrichtung. Beim herkömmlichen Axialformen wird das Werkzeug mit konstanter Geschwindigkeit der Bearbeitung zugestellt.

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Über die Felss-Gruppe

Die Felss-Gruppe produziert unter dem Markennamen Felss Shortcut Technologies für Branchen wie die Automobilindustrie Maschinen zur Metallbearbeitung und Komponenten. Technisch stehen die Kaltumform-Verfahren Rundkneten, Axialformen, Biegen und Endenbearbeitung im Mittelpunkt. Der Hauptsitz der Unternehmensgruppe ist in Königsbach-Stein. Neben zwei weiteren deutschen Standorten in Bretten-Gölshausen und Nesselwang ist das Unternehmen in Wujiang/China, New Berlin/USA und Triengen/Schweiz ansässig. Der Umsatz lag im Jahr 2013 bei über 100 Millionen Euro. Weltweit beschäftigt Felss über 540 Mitarbeiter, 330 davon in Deutschland.

Für viele Anwendungen ist die von Felss patentierte Rekursivmodulation nötig. Hier führt das Werkzeug die Umformung mit kleinen, wiederkehrenden Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen aus. Dadurch werden Stauchungen am Werkstück – besonders bei dünnwandigen Rohren oder ausgedünnten Bauteilen – vermieden. Mit dieser Fertigungstechnologie lässt sich das Gewicht zum Beispiel von Leitradwellen um rund zehn Prozent senken. Zugleich erhöht sich die Dauerfestigkeit um 30 Prozent.

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