Umsetzung des Formhärtens im Presswerk Wolfsburg

Transkript

1 Umsetzung des Formhärtens im Presswerk

2 Agenda 1 Presswerk 2 Anwendung Formhärten 3 Anlagen und Prozesse 4 Werkzeuge 5 Laserzellen 6 Zusammenfassung Seite 2

3 Agenda 1 Presswerk 2 Anwendung Formhärten 3 Anlagen und Prozesse 4 Werkzeuge 5 Laserzellen 6 Zusammenfassung Seite 3

4 Modelle am Standort Golf A6 / A7: Ø Fzg./Tag Touran: Ø 550 Fzg./Tag Tagesproduktion ~ Fzg./Tag Golf Plus: Ø 450 Fzg./Tag Tiguan: Ø Fzg./Tag Seite 4

5 Lage des Presswerks am Standort Presswerk 1 Presswerk 2 Presswerklogistik Seite 5

6 Impressionen Presswerk Seite 6

7 Kunden des Presswerks Deutschland Zwickau Osnabrück Ingolstadt Polen Poznan Tschechien Mlada Boleslav Kvasiny Slowakei Bratislava Russland Kaluga Nischni- Nowgorod Mexiko Puebla Spanien Martorell Ungarn Györ China Changchun Shanghai Brasilien Curitiba Südafrika Uitenhage Seite 7

8 VW370 Teilespektrum des Presswerks Seite 8

9 Übersicht Presswerk Laserpark Warmumformung Schneidanlagen: 12 Fertigteilanlagen: 28 Folgeverbundpressen: 1 Formhärtelinien: 2 Teilefertigung: Teile/ Tag Materialverbrauch: 2600 t/ Tag Fertigungsfläche: m² Seite 9

10 Agenda 1 Presswerk 2 Anwendung Formhärten 3 Anlagen und Prozesse 4 Werkzeuge 5 Laserzellen 6 Zusammenfassung Seite 10

11 Formhärteverfahren Die Motivation Formhärten Seite 11

12 Der Konkurrenzdruck Reduzierung Fahrzeuggewicht und CO2-Emission Verbrauchsanteile Gesamtfahrzeug 12% - Gewicht 11% - Luftwiderstand 3% - Basisstrom 11% - Lenkung, Reifen, Radlager 5% - Klima, Kühlung, Elektrik 8% - Getriebe 19% - Motor: Reibung, Ladungswechsel Brennverfahren (optimierbar) 31% - Motor: Wirkungsgrad Kreisprozess (nicht optimierbar) Seite 12

13 Dehngrenze R p0,2 [MPa] Die Werkstoffbanane oder Leichtbau mit Stahl Formhärten martensitische Stähle CP-Stähle warmgewalzte hochfeste Stähle höherfeste IF-Stähle Aluminium Dualphasen- Stähle TRIP-Stähle mikrolegierte Stähle isotrope Stähle weiche Tiefziehstähle 200 Magnesium Bruchdehnung A 80 [%] Seite 13

14 Streckgrenze [MPa] Warum nicht kalt? Das Rückfederungsverhalten höherfester Stähle. DC AA6016 DP600 TRIP700 CPW Alu DC ZStE DP TRIP CP MSW - große Pressenkräfte - geometrisch ungenaue Bauteile - geringe Formfreiheit Seite 14

15 Wohin damit? Beanspruchungsgerechter Stahlgüteneinsatz (Passat B6) 140 MPa Weich Außenhautteile Bauteile anspruchsvoller Geometrie MPa Hochfest auf Festigkeit beanspruchte Bereiche mit komplexer Geometrie 12% 15% 18% 30% Streckgrenze R p0,2 140 MPa MPa MPa MPa MPa MPa Höherfest Strukturteile mit hoher Festigkeitsbeanspruchung Höchstfest Crashbereiche mit Energieaufnahme auf hohem Niveau 25% in Gewichtsprozent 1000 MPa 1000 MPa Formgehärtet tragende Strukturbauteile mit höchstem Widerstand gegen Deformation Seite 15

16 Bruchdehnung [%] Der metallurgische Trick oder Formhärten von Stahl (22MnB5) Zugfestigkeit [MPa] Seite 16

17 Formhärten auf zwei Arten Direktes Verfahren Platine erwärmen Schneidpresse Durchlaufofen hydraulische Presse Laserschneiden Schneidlinie Indirektes Verfahren vorgeformtes Teil erwärmen Schneidpresse Vorform-presse Durchlaufofen hydraulische Presse Laserschneiden Schneidlinie Strahl- Strahl- Anlage Anlage Seite 17

18 Standort Bauteilspektrum VW 37X 26 Teilenummern Seitenteil innen oben Golf 2t Golf 4t Golf Variant Golf Sportsvan Seitenteil innen vorn Golf 2t Golf 4t Golf Variant Golf Sportsvan 13 Werkzeuge Verstärkung Säule B A Säule innen Golf 2t/Golf 4t/Golf Variant Golf Sportsvan Golf 2t Golf 4t Golf Variant Golf Sportsvan Seite 18

19 Fahrzeuggewichteinsparung Golf Kaltumformung Golf 4: 7,8 kg Warmumformung Golf 7: 4,1 kg Verstärkungen (Entfall beim Formhärten) Säule B innen Außenhaut Außenhaut Säule B innen (formgehärtet) Funktionsteile Seite 19

20 Formhärten Zahlen, Daten & Fakten Versorgung Werke + Zwickau (2.170 Fzg./Tag WOB, 750 Fzg./Tag ZWI) 250 Arbeitstage Produkte Golf 2T, Golf 4T, Golf-Variant (26 Teilenummern, 13 Werkzeuge) Anlagen mit Rüsttechnik direktes Warmumformverfahren (Al-Si-Beschichtung) Warm- und Laserbeschnitt Ø 2,5 Werkzeugwechsel/Tag Taktzeit Presse 13 sec (davon 5,5 sec. Haltezeit im Werkzeug) Gesamtanlagenverfügbarkeit (OEE) Laser >= 90% Gesamtanlagenverfügbarkeit (OEE) Formhärteprozess >= 75% (incl. Werkzeugwechsel) Seite 20

21 Agenda 1 Presswerk 2 Anwendung Formhärten 3 Anlagen und Prozesse 4 Werkzeuge 5 Laserzellen 6 Zusammenfassung Seite 21

22 Pressenstraße Formhärten Seite 22

23 Film Baustelle und Anlagenintegration Seite 23

24 Direkter Prozess am Standort Schneidpresse Durchlaufofen hydraulische Presse Laserschneiden Schneidlinie Ofendurchlauf 320s Warmbeschnitt Multikupplung Schrottentsorgung Lagekompensation Innovationen Seite 24

25 Technik 1 Rollenherdofen Formhärten Durchlaufofen Schneidpresse hydraulische Presse Rollenherdofen Batchmaß: x mm (Platinengröße) Ofenverweilzeit: 320 s Zykluszeit: 13 s (2 Öfen á 26 s) Prozesstemperatur: 950 C Länge: Anzahl Brenner: 2 x 23 m (Parallel) 2 x 20 Stück, Erdgas Seite 25

26 Technik 2 Hydraulische Presse Formhärten Schneidpresse Durchlaufofen hydraulische Presse Presskraft: Werkzeug: Tischmaß: Hydraulik: Kühlwasser: 1200 t Halbautomatischer Werkzeugwechsel x mm 250 bar, 70 bar l/min Werkzeuge austauschbar mit VW Kassel Seite 26

27 Technik 3 Laserzellen für den Beschnitt Schneidpresse 4 Laserzellen (WOB-Stern) TruLaserCell 8030 Maschine: Bestückung: Auslegung als Produktionsmaschine mit Rundtisch manuell, optional Automatisierbar Laserart: Laseranlage abgestimmt als Konzernmaschine Festkörperlaser, 3kW Seite 27

28 Überwachungsparameter Prozessüberwachung Ofen Presse Laser Fertigteil Temperaturmessung nach Ofenauslauf Temperaturgradient Temperaturmessung nach Werkzeugentnahme Temperaturgradient Scannen der Halbzeugtemperatur (Hot spot`s) Online Messung ( in Planung) Visuelle Kontrolle Messlehren 3 MA Methode Messmaschine Zugprobe Schliffbilder Seite 28

29 Agenda 1 Presswerk 2 Anwendung Formhärten 3 Anlagen und Prozesse 4 Werkzeuge 5 Laserzellen 6 Zusammenfassung Seite 29

30 Werkzeugaufbau Multikupplung Schnellspanner Multi - kupplung Formhärtewerkzeug Gemeinsamer Aufbau Pressentisch Seite 30

31 Ablauf des Warmbeschitts Seite 31

32 Werkzeugausführung mit Warmbeschnitt innerhalb des Umformens Verstärkung Säule B / 4-Türer Blechhalter Schnittmesser Werkzeugunterteil Seite 32

33 Umfang Warmbeschnitt VW370 Warmbeschnitt Naturkante Laserbeschnitt Seite 33

34 Warmbeschnitt VW370 Verstärkung Säule B Abfall Warmbeschnitt Abfall wird mittels Tooling entnommen Seite 34

35 Werkzeugkühlkonzepte Bohrkühlung Einbringung von gebohrten Kühlkanälen ins massive Segment. Schichtkühlung Aufbau der Segmente aus einzelnen Schichten mit gefrästen Kühlkanälen. Schale/Kern Aufbau des Werkzeugs aus Kern und Schale mit jeweils gefrästen Halbkanälen. Verbindung durch Löten der Einzelteile. Seite 35

36 Agenda 1 Presswerk 2 Anwendung Formhärten 3 Anlagen und Prozesse 4 Werkzeuge 5 Laserzellen 6 Zusammenfassung Seite 36

37 Film Laserzelle Seite 37

38 Qualitätskonzept Laser Inline-Messtechnik 1. Bauteil auflegen und spannen 2. Lokales Scannen des Bauteils 3. Berechnung der Verschiebungsmatrix 4. Datenübertragung / Lagekompensation Messtechnikintegration oberhalb des Rotationstisches Seite 38

39 Schrottentsorgung an der Laserzelle Aufteilung des Abfalls in Abschnitte Abtransport ins EG mittels Bändern Bauteilentnahme ohne Abfall Blick in die Laserkabine Laseraufnahme Schrottband Schrottschächte und Bänder unter den Laserzellen Seite 39

40 Agenda 1 Presswerk 2 Anwendung Formhärten 3 Anlagen und Prozesse 4 Werkzeuge 5 Laserzellen 6 Zusammenfassung Seite 40

41 Film Formhärten Seite 41

42 Inbetriebnahme Formhärtelinien Innovation und Ausblick Formhärteprozess im Presswerk Energieeffiziente Presse Teilautomatischer Werkzeugwechsel mit Multikupplungstechnik Umsetzung Warmbeschnitt als 1. Presswerk im Konzern Laserzellen mit energieeffizienten Festkörperscheibenlasern Vorbereitung zum Warmlochen bei den Werkzeugen für Golf Plus VW 379 Automatische Ver- und Entsorgung der Laserzellen Seite 42

43 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!