Partielle Temperierung von Kaltumform-Werkzeugen

Im Rahmen eines Projekts mit der Uni Kiel haben der Thermodynamik-Spezialist Hotset und der Werkzeugbauer Dornbusch ein innovatives System zur partiellen Temperierung von Werkzeugen für die Blechumformung entwickelt. Es wird derzeit in den Markt eingeführt und ermöglicht wegweisende Qualitäts- und Prozessoptimierungen bei der Herstellung kaltgeformter Aluminiumblechteile mit komplexen Geometrien. Mit der neuen Temperierlösung lassen sich auch ältere Formwerkzeuge optimieren. 

Vorteile der neuen Systemlösung

Qualitätssteigernd, ressourcenschonend und wirtschaftlich – das sind die drei entscheidenden Vorteile der neuen Systemlösung zur partiellen Temperierung von Kaltumform-Werkzeugen. Profitieren werden davon all jene Hersteller und Zulieferer tiefgezogener Blechformteile aus Aluminium, die sich von hohen Reklamations- und Ausschussquoten verabschieden wollen. Die Innovation erschließt den Blechverarbeitern enormes Potenzial zur Reduzierung der Material- und Stückkosten und ermöglicht es ihnen, die Prozesse in der Kaltumformung effizienter, schlanker und nachhaltiger zu gestalten. 

Auf Seiten der OEM’s hingegen dürfte sich durch die damit einhergehende Aussicht auf sinkende Teilepreise neuer Spielraum für weitere Investitionen auftun. „Insbesondere bei der Herstellung glatter oder kalottierter Alublech-Formteile mit verdrehten Wölbungen, anspruchsvollen Konturen und engen Radien eröffnet das neue Temperiersystem vielversprechende Perspektiven“, sagt Andreas Filler, Leiter Kundenprojekte und Innovationen von Hotset. 

Ausschuss vermeiden

Was das konkret bedeutet, ließ sich bereits beim Tiefziehen von Hitzeschutzblechen zeigen, wie sie im Automobilbau, in der Abgastechnik oder in der Luftfahrttechnik benötigt werden. Dazu muss man wissen, dass es bis dato nur selten gelingt, diese mitunter geometrisch anspruchsvollen Blechformteile wiederholsicher, makellos und ohne Inkaufnahme erheblicher Ausschussquoten zu fertigen. Allzu oft werfen eine übermäßige Faltenbildung, unakzeptable Ausdünnungen oder gar Risse im Material das fehlerhafte Bauteil aus der Wertschöpfungskette. Dabei könne es zu Ausschussquoten zwischen 10 und 40 % kommen, berichtet Hotset mit Verweis auf Brancheninsider.

Mit ihrem neuen Temperiersystem bieten Hotset und Dornbusch nun aber eine Systemlösung an, die es ermöglicht, intelligente Kaltumform-Werkzeuge zur fehlerarmen und ressourcenschonenden Serienfertigung hochwertiger Hitzeschutzbleche aus Aluminium und ähnlicher Dünnblechteile herzustellen.

Mehr Prozesssicherheit und höhere Teilequalität

Wirkungsweise und Effizienz der neuen Temperierlösung basieren auf der schnellen, zielgenauen und nur partiellen Erhitzung des Werkzeugs im Moment der Umformung. Es handelt sich um ein in das Tiefzieh-Werkzeug integriertes System aus dreidimensional beheizten Thermosegmenten, die über ein fein abgestimmtes Regelmodul stufenlos auf Temperaturen von bis zu 400 °C gefahren werden.

„Die nur teilweise und auf wenige Bereiche oder Punkte fokussierte Temperierung des Werkzeugs führt dann dazu, dass das Blechgefüge während des Tiefziehens genau und nur dort entstresst und erwärmt wird, wo es nötig oder beabsichtigt ist“, erläutert Sven Braatz, Vertriebsleiter und Prokurist von Hotset. Das Ergebnis sind Blechformteile mit reduziertem Faltenwurf und geringer Neigung zu Rissen und Ausdünnungen. Mit anderen Worten: Das neue Temperiersystem steigert die Prozesssicherheit und erhöht die Qualität der Teile und ihrer Oberflächen. 

Gleichzeitig reduziert sich die Anzahl der Fehlteile, was wiederum die Ressourcen schont und die Kosten der Materialbeschaffung sinken lässt. Als zusätzlichen Pluspunkt führt Andreas Filler an, „dass sich weiteres Einsparpotenzial dadurch ergibt, dass beim Einsatz der partiellen Temperierung unter Umständen nur noch ein oder zwei Werkzeugsätze benötigt werden – statt drei oder mehr“.   

Fokussierte Optimierung der Problemzonen 

Der Integration der neuen Temperierlösung in das Umformwerkzeug geht eine detaillierte Problemzonen-Betrachtung voran. Diese Analyse sowie auch die Auslegung und die Konstruktion des Systems gehören zum Leistungsumfang von Hotset, wobei hier stets auch die Werkzeugbau-Kompetenzen von Dornbusch mit einfließen. Dabei hat sich schon während der Erprobungsphase gezeigt, dass das neue Temperiersystem sich so flexibel gestalten lässt, dass sich damit im Rahmen von Retrofitting-Projekten sogar ältere Tiefzieh-Werkzeuge optimieren lassen. Seine optimale Wirkung entfaltet es insbesondere bei Aluminiumblechen mit Dicken zwischen 0,6 und 0,8 mm.

Im Bereich der Kunststofftechnik hat Hotset in den letzten Jahren mit verschiedenen Werkzeugbau-Innovationen von sich Rede gemacht, die inzwischen zur Standardausrüstung vieler Spritzgießer gehören. Mit der neuen Lösung zur partiellen Temperierung von Werkzeugen der Kaltumformung stellt das Unternehmen sein Know-how nun erstmals auch in den Dienst der Blechverarbeitung. Dabei präsentiert es in Kooperation mit den erfahrenen Werkzeugbauern von Dornbusch erneut ein System, das zu jener Gattung von Technologie-Innovationen gehört, die die Aspekte Prozessoptimierung, Qualitätsverbesserung und Nachhaltigkeit miteinander in Einklang bringen. Nicht zuletzt der zunehmende Druck seitens der OEM dürfte dazu führen, dass sich Hersteller und Zulieferer von Blechformteilen in wachsendem Maße solch ressourcenschonenden und zukunftsweisenden Verfahren zuwenden werden. 

Autor: Julius Moselweiß, Freier Fachjournalist, Darmstadt