12.11.2012

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Bessere Qualität, Bauteilkomplexität und Werkzeugstandzeit durch laserunterstützte Blechbearbeitung

Das modulare hy-PRESS-Pressenupgrade, das vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT entwickelt wurde, ermöglicht es, Bauteile aus hochfesten Stählen mit hoher Komplexität und hoher Kantenqualität bei geringem Werkzeugverschleiß zu produzieren. Das System haben die Aachener Ingenieure entwickelt und zusammen mit der Scheuermann und Heilig GmbH industriell umgesetzt. Es übertrifft konventionelle Blechbearbeitung sowohl beim Biegen als auch beim Prägen, Tiefziehen und Schneiden. Während der Fachmesse EuroBlech vom 23. bis zum 27. Oktober wird das System auf dem Stand der Fraunhofer-Gesellschaft in Halle 11, Stand B06, vorgestellt.

Bessere Schneid- und Umformergebnisse durch gezielte Erwärmung

Hochfeste Materialien führen aufgrund ihrer hohen Festigkeit und schlechten Umformbarkeit zu hohem Verschleiß. Gleichzeitig sollen die Bauteile bei steigender Kantenqualität immer kleiner und komplexer werden. Die Kombination aus erhöhten Anforderungen und neuen, festeren Materialien führt die konventionellen Verfahren der Blechbearbeitung an die Prozessgrenzen. Lösen lässt sich das Dilemma durch den Einsatz eines Lasers direkt im Werkzeug. Das Fraunhofer IPT stellt ein solches System unter dem Namen »hy-PRESS« auf der EuroBlech vor.

Der Laser erwärmt den Werkstoff gezielt an den Stellen, die mit dem Werkzeug bearbeitet werden sollen. Dadurch wird das Blech lokal entfestigt, das heißt die Festigkeit sinkt, und gleichzeitig steigt die Umformbarkeit. Beim Biegen eines einen Millimeter dicken Federstahls konnte das Fraunhofer IPT den Biegeradius in Walzrichtung des Bleches von zwei auf einen Viertelmillimeter verringern. Beim Tiefziehen wird das fehlerfreie Ziehverhältnis mehr als verdoppelt. Beim Schneiden erreicht ein Werkzeug mit integriertem hy-PRESS Systemupgrade in der Serienfertigung erstmals einen Glattschnittanteil von 100 Prozent, bei einem Schnittspalt von 10 Prozent der Blechdicke. Auch Prägetiefen bis zu 50 Prozent der Blechdicke werden bei dem Federstahl 1.4310 möglich – mit konventionellen Verfahren bisher undenkbar.

Schwingungsentkopplung ermöglicht den Laserscannereinsatz in der Werkzeugmaschine

Teil des Werkzeugsystems ist ein hybrides System zur Schwingungsentkopplung. Damit lassen sich erstmals auch hochdynamische Laserscanner mit hoher Leistung in Folgeverbundwerkzeuge integrieren, um das Werkstück direkt im Werkzeug flexibel lokal zu erwärmen. So gelingt es, die hohe Flexibilität des Scannersystems für eine kostengünstige Serienfertigung mit Folgeverbundwerkzeugen zu nutzen.

Das hy-PRESS-System ist modular aufgebaut und kann in allen gängigen Maschinensystemen eingesetzt werden. Diese Art der hybriden Bearbeitung aus Laser- und Umformverfahren eignet sich für eine Vielzahl an Materialien wie Stahl, Titan und Kupfer. Im Praxistest hat sich gezeigt, dass der Einsatz des hy-PRESS-Systems die Standzeit des Werkzeugs bis zu 50 Prozent verlängert.

Laser als flexibles Werkzeug

Während der EuroBlech präsentiert das Fraunhofer IPT noch weitere neue Bearbeitungsprozesse zum Laserstrahlfügen und zur Laseroberflächenbehandlung: Für das Laserstrahlhartlöten von Aluminium wurde ein besonders wärmearmer Prozess entwickelt, der auf der Kombination kontinuierlicher und gepulster Laserstrahlung basiert. Dieser hybride Bearbeitungsprozess ermöglicht es, auf den Einsatz potentiell korrosiver oder umweltschädlicher Flussmittel zu verzichten. Gleichzeitig besitzen die erzeugten Nähte eine sehr hohe Oberflächengüte. Andere Verfahren zur Laseroberflächenbehandlung können gezielt an besonders hoch beanspruchten Bereichen eines Werkzeugs eingesetzt werden, um die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern oder um Werkzeuge und beschädigte Bauteile zu reparieren.

Kontakt

Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
www.ipt.fraunhofer.de

Dipl.-Ing. Markus Eckert
Telefon +49 241 8904-319
markus.eckert@ipt.fraunhofer.de

Dipl.-Ing. Sascha Frank
Telefon +49 241 8904-447
sascha.frank@ipt.fraunhofer.de

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