Institut für Integrierte Produktion Hannover Weniger Material, weniger Kosten, gleiche Qualität

Gleiche Bauteilqualität bei weniger Materialeinsatz, das ist das Thema eines neuen Forschungsprojekts am Institut für Integrierte Produktion in Hannover (IPH).

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Die Wissenschaftler aus Hannover prüfen dabei den Einsatz einer variabel gesteuerten Gratbahn beim Herstellen von Schmiedeteilen. Wie viel Material bei der Herstellung von Spurstangen, Querlenkern und anderen komplizierten Schmiedeteilen eingesetzt werden muss, um weder Materialüberschuss noch Ausschuss zu produzieren, soll dabei erforscht werden. Beim Einsatz von zu wenig Material komme es laut IPH unter Umständen zu einem der häufigsten Schmiedefehler: Die Werkzeugform werde nicht komplett ausgefüllt und gelte als Ausschuss. Zu viel eingesetztes und überschüssiges Material hingegen müsse meist mühsam vom Bauteil entfernt werden. Das Projekt soll dazu beitragen, den Materialeinsatz zu optimieren, um nicht zuletzt die Materialkosten, die fast die Hälfte der Bauteilkosten erzeugen, zu senken, so das Hannoveraner Institut.

Sparen beim Schmieden

Weniger Materialeinsatz beim Schmieden biete das größte Potenzial für Kosteneinsparungen. Dabei trotzdem ein hochwertiges Bauteil zu fertigen, sei die größte Herausforderung. Das IPH untersucht, wie trotz weniger Materialeinsatz die Ausfüllung der Gesenkform gewährleistet werden kann. Die Wissenschaftler begutachten zunächst das Werkzeug. Beim konventionellen Schmieden fließt das überschüssige Material durch den Gratspalt aus dem Gesenk ab. Dieser Spalt hat eine bestimmte unveränderliche Größe, die bei der Konstruktion festgelegt wird. In ihrem neuen Forschungsprojekt untersuchen die Wissenschaftler am IPH, wie ein flexibel steuerbarer Gratspalt zu einer vollständigen Ausfüllung des Gesenks bei weniger Materialeinsatz beitragen kann.

Gesteuerte Gratbahn gewährleistet vollständige Formfüllung

Volumen- und Temperaturschwankungen können bei geringerem Materialeinsatz negative Folgen für die Formfüllung des Gesenkes haben. Eine gesteuerte Gratbahn soll hierbei helfen. „Durch eine Steuerung der Gratbahn können wir zukünftig besser auf Volumen- und Temperaturschwankungen reagieren und somit eine vollständige Formfüllung gewährleisten“, prognostiziert Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, einer der drei geschäftsführenden Gesellschafter am IPH. „Sogar komplizierte Langteile könnten dadurch bald mit weniger Materialeinsatz hergestellt werden.“

Steuerung über Federn oder Hydraulik

Zunächst prüfen die Wissenschaftler, wie die Gratbahn gesteuert werden könnte. Denkbar ist eine passive Steuerung über Federn oder eine aktive mittels Hydraulik. Anschließend wird zur Auslegung der Bauteile ein FEM-Modell entwickelt, das das neue Werkzeug abbilden kann. Im letzten Schritt werden die Ingenieure die Einflüsse von Temperatur und Werkstoffen in Versuchen überprüfen. Das Forschungsprojekt „Mechanismen zur Steuerung einer variablen Gratbahn und deren Einfluss auf die verschleiß- und volumenschwankungsabhängige Formfüllung beim Gesenkschmieden“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Es ist zum 1. August 2011 gestartet und läuft bis zum 31. Juli 2013.

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