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1 5-Achsen-Rohrbiegen Seite 14 Scheibchenweise Werkzeuge Seite 18 Biege-Roboter Seite 48 FoKus Produktionstechnik März 2004 Ausgabe 1 9, B 04654

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3 EDITORIAL AKTUELLES UMFORMTECHNIK Wissen und Trends kompakt aufbereitet Sie ist spannend und strahlt sowohl auf Fachleute als auch auf außenstehende Betrachter nach wie vor eine gewisse Faszination aus die Umformtechnik. Maschinenund Anlagenbauer,Ingenieurfirmen,Institute und Hochschulen und nicht zuletzt die Anwender der Umformtechnik gehören zweifellos zu den innovativsten Kreisen unserer Industrielandschaft. Betrachtet man die gesamte Wertschöpfungskette Blechbearbeitung, dann beginnt dieseja schon mit dem Werkstoff. An dieser Stelle wurden in den letzten Jahren und unter dem Druck Ressourcen sparen zu müssen, zahlreiche neue Legierungen und Qualitäten entwickelt. Ausgehend davon, wurden mit den Anlagenbauern Hand in Hand neue Techniken und Verfahren entwickelt, mit denen der Anwender seine Wettbewerbsfähigkeit sichernkann. Hinzu kam eine Automatisierungswelle, die viele Bearbeitungsvorgänge, sei es beim Kanten,Biegen oder Umformen fast mannlos abarbeiten lassen. Auch die Werkzeugbauer und Verbindungstechniker entwickelten ihre Lösungen so weiter, dass die Montagekosten von Blechteilen auf ein Minimum gesunken sind. Dabei liegen die wichtigsten Entwicklungen in der Verkürzung der Durchlaufzeiten und in einer höheren Qualtiät bei der Umformung genauso wie bei der Bauteilverbindung sei es durch Laserschweißen oder die klassische Schrauben- oder Punktverbindung. MM Das IndustrieMagazin begleitet schon seit vielen Jahrzehnten publizistisch diese Entwicklungen. Unter den Anwendern wurden immer wieder Stimmen laut, die es wünschten, dass sie Umformtechnik kompakt serviertbekommen. Diesen Wünschen hat VogelIndustrie Medien nun mit der ersten Ausgabe von MM Fokus Umformtechnik Rechnung getragen. Als Leser finden Sie kompakte spannende Informationen, die gleichzeitig Spiegel der umformtechnischen Entwicklung der letzten 12 Monate sind. Umformtechnik mit einem Kompendium auf den Punkt gebracht. Dietmar Kuhn

4 FoKus Produktionstechnik 22. März 2004 Simulationstechnik Als Werkzeug der Konstruktion und Bauteilentwicklung ist die Simulation nicht mehr weg zu denken. Mit ihr kommen die Entwickler wesentlich schneller zu den richtigen Ergebnissen. Seite 32 Laserschweißen Der Laserstrahl ersetzt das MIG- und Punktschweißen in der Herstellung von Schienenfahrzeugen, deren Aufbau meist aus Rohren und Profilen besteht. Seite 28 Umformtechnik Moderne Umformtechnik wird vor allem durch die Entwicklungen im Automobilbau getrieben. Vor allem dominieren im Karosseriebau umgeformte Bleche, Rohre und Profile. Magnesiumbleche Magnesium ist auch im Automobilbereich auf dem Vormarsch. Erste Karosseriekomponenten aus Feinblechen wurden erfolgreich hergestellt. Seite 8 AKTUELLES LEITARTIKEL Dietmar Kuhn: Wissen und Trends kompakt aufbereitet 3 MÄRKTE Streck-Biege-Richtanlage für Kaltwalzbänder 6 Qualitätsverbesserung bei Dickblechen durch Schleifen 6 Walzenvorschübemit variablen Vorschublängen 6 Neue Universal-Pressenbaureihe 7 Scheremithoher Schneidleistung 7 Multitalent bearbeitet Endlos-Bänder 7 PRODUKTION ROHRBIEGEN 5-Achsen-Rohrbiegemaschine für kleine Radien 14 DÜNNBLECHBEARBEITUNG Dünne Bleche direkt vom Coil abarbeiten 16 UMFORMWERKZEUGE Schnell anzupassende Werkzeuge 18 STANZEN Fertigung von Rotor- und Statorblechen 22 Stanzmaschine mit Raumfür große Werkzeuge 24 LASERSCHWEISSEN Laserschweißen mit Pendelnaht reduziertden Verzug bei Seitenwandstrukturen für Schienenfahrzeuge 28 GEBRAUCHTMASCHINEN Niedrige Investitionskosten für den Stanzbetrieb 36 STANZEN Exzenterpressen sollen durch ihre einfache Konstruktion Investitionskosten sparen 39 KALTMASSIVUMFORMEN Gerade in der Massivumformung, wo es um große Stückzahlen geht, muss genau gerechnet werden 40 GROSSPRESSEN Elektronische Systeme versus Transfertechnik 42 ABKANTEN Programmiertool Biege-Roboter 48 KONSTRUKTION WERKSTOFFE Magnesiumanwendung im Automobilbereich 8 C-TECHNIK Datenschnittstelle Konstruktion/Biegemaschine 26 Simulationstechnik für den Karosseriebau 32 Simulierte und optimierte Produktentwicklung 46 Titelbild: Baugruppe aus Umformteilen/Kuhn 4 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

5 Stanzmaschine Die Werkzeuge für die Stanztechnik werden immer komplexer und dadurch auch größer. Eine neue Stanzmaschinen-Baureihe bietet dafür viel Platz im Bauraum. Seite 24 Unglaublich preiswerte Pressen von einem weltweit führenden Hersteller mit deutschem Service. Investitionsentscheidung Gebraucht oder Neu? Das ist die Frage, die sich Stanzbetriebe stellen sollten. Denn viel Geld bei gleicher Technik kann man sich durch eine überholte Maschine sparen. Seite 36 Sichern Sie sich Ihren Wissensvorsprung! Fokus Faxorder (09 31) Ja, ich möchte die nächsten vier Ausgaben von MM-Fokus zum Preis von 20 Euro beziehen! Name Vorname...aber wahr! Profitieren Sie von unserer Kooperation mit Chin Fong, einem der weltweit führenden Hersteller von mechanischen Pressen. Durch die enorme Großserienfertigung können Chin Fong Pressen bei technisch konkurrenzlosem Standard zu erstaunlich günstigen Konditionen angeboten werden. MF Presses GmbH ist exklusiver Verkaufs- und Servicepartner für Pressen von Chin Fong. Mit MF Presses steht Ihnen ein deutscher Servicepartner mit eigener Ersatzteilfertigung, Monteuren sowie langjähriger Erfahrung im Pressenbau, Service und der Automation von Pressen zur Seite. MF Presses GmbH und Chin Fong bringen für Sie Preis, Qualität und Service unter einen Hut. Firma Funktion Anzahl der Mitarbeiter Überzeugen Sie sich selbst. Fordern Sie noch heute unseren Prospekt an! Straße PLZ/Ort Telefon www-adresse Telefax Produkte / Dienstleistungen - C-Gestellpressen - Doppelständerpressen - Exzenterpressen - Kniehebelpressen - Stanzautomaten - Automation - Service, Montage - Ersatzteile, Beratung Datum Unterschrift MM Fokus MF Presses GmbH Beermiss 18 D Bad Wildbad Tel: +49(0)7081 / Fax: +49(0)7081 / info@mfpresses.de

6 AKTUELLES MÄRKTE Streck-Biege-Richtanlagen für kalt gewalzte Bänder Kaltgewalzte Bänder benötigen für die Weiterverarbeitung eine hohe Planheit und geringe Restspannung im Material. Dies wird mit dem Verfahren des Streck- Biege-Richtens erreicht. Dazu hat Ungerer entsprechende Anlagen entwickelt, wobei das Bandmaterial in einem 23-Rollen-Biege-Richtaggregat bearbeitet wird. Der für das Biegeaggregat erforderliche Prozesszug wirddabei stufenweiseimbrems- beziehungsweise Zug-Block auf- oder abgebaut. Für die hohe Prozesssicherheit und Zugkonstanz werden Drehstromantriebe als Einzelantriebefür jede S-Walze eingesetzt. Das spezifische Prozessleitsystem Strechomat übernimmt die Auftragsverwaltung, die Maschinen- und Anlageneinstellungen sowie das Speichern der Material- und Verfahrensparameter. Ungerer GmbH + Co., Tel. ( ) , Die EM 2510 NT schafft 1000 Stanzhübe pro Minute Stanzmaschine mit Servoantrieben Die Stanzmaschine EM-2510 NT von Amada ist mit servoelektrischen Antrieben ausgestattet. Durch diese neue Technik wird laut Amada die Geschwindigkeit eines hydraulischen Antriebs erstmalig nicht nur erreicht, sondern sogar noch übertroffen. Unter Volllast sind bei dieser Stanzmaschine kaum mehr als 7 kw Energiebedarf zu verzeichnen, im Stand-by-Betrieb sogar nur 1kW. Überschüssige Energie, die beim Abbremsen entsteht, wird gepuffert und bei der Beschleunigung wieder verwendet. Die Anlage verfügt über eine sehr hohe Taktfrequenz und Verfahrgeschwindigkeit. Amada GmbH, Tel. ( ) , Qualitätsverbesserung bei Dickblechen durch Schleifen Die Blechentgratungsmaschine BM3M/L/ 1400 von Ernst ist speziell zur Qualitätsverbesserung bei Dickblechen geeignet wie der Hersteller betont. Dabei schmiegt sich, soder Anbieter, eine oszilierende und hochelastische Schleifwalzemit einem Durchmesser von 420 mm an den Flächen an, so dass Werkstücktoleranzen und eventueller Verzug ausgeglichen werden. Vorhandener Grat wird abgeschliffen und gleichzeitig die Kanten verrundet. Nachfolgend eingebaute oszillierende Lamellenwalzen, die mit Schleifleinenstreifen bestückt sind, verrunden die Kanten. Die Schleifwalze kann, je nach Einsatzzweck, mit Schleifleinen oder mit Schleifvlies verschiedener Körnung bespannt werden. Paul Ernst Maschinenfabrik GmbH, Tel. ( ) , Walzenvorschübe mit variabel einstellbaren Vorschublängen Die Walzenvorschübe der Serie Servo-Master von Arku sollen nach Herstellerangaben insbesonderedurch eine äußerst präzise Positionierung und eine hohe Flexibilität glänzen. Die Baureihe reicht bis zu einem maximalen Bandquerschnitt von 1500 mm 2. Die Servo-Master-Reihe verzichtet auf hydraulische Baugruppen. Dadurch sollen besonders die Wartungsintervalle gesenkt werden. Darüber hinaus unterstützt dies auch die einfache Installation an allen Pressen. Ausgelegt sind die Vorschübe auch für Dauerbelastung bei der Coilverarbeitung. Die maximale Banddicke liegt bei 5 mm, die Vorschubgeschwindigkeit bei 130 m/min. Arku Maschinenbau GmbH, Tel. ( ), 6 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

7 MÄRKTE AKTUELLES Abkantpressen mit gesteigerter Genauigkeit und Präzision Die Trumabend-Serie deutet ihrem Bediener jetzt direkt über die Maschinenbezeichung an, welche Presskraft sie maximal aufbringen kann. Dies ist jedoch nur ein äußerliches Merkmal. So ist diese Abkantpressenreihe nunmehr mit der 4-Zylinder- Technik als Antrieb für den Pressenbalken ausgestattet. Dadurch wurde eine flachere Bauweise und in Folge mehr Freiraum für den Kantvorgang erreicht. Durch die gleichzeitig verringerte Wärmeeinbringung wurde nach Herstellerangaben auch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Anlage gesteigert. Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG, Tel. ( ) , Multitalent bearbeitet Endlos-Bänder Der Multicenter MC 42 von Bihler gilt als vielseitige Fertigungsanlage, wenn es um die Herstellung von Endlos-Bändern geht. Was heute auf solchen Multitalenten alles machbar ist, zeigt diese Anlage mit Techniken wie Reinigen,Nachjustieren,Bandschweißen,Umformen,Gewindeschneiden oder Laserbeschriften. Möglich wird die vielseitige Fertigung durch je eine radiale und lineare Bearbeitungsseite zur Vielfachbearbeitung in der Umformtechnik. Der gesamten Anlage ist ein neu entwickeltes WIG- Bandschweißgerät vorgeschaltet, das die zu verarbeitenden Bänder zu einem Endlos-Band verbindet. Otto Bihler GmbH&Co. KG, Tel. ( )18-0, Blechschere mit hoher Schneidleistung Die Scherenbaureihe Multicut von EHT wurde speziell für den Blechdickenbereich von 6 bis 16 mm und Blechtafelmaßen von 3050 bis 4050 mm entwickelt. Sie soll nach Herstellerangaben eine reproduzierbare und exakte Schneidqualität liefern und das bei höchster Bedienerfreundlichkeit und maximaler Betriebssicherheit. Besonderer Wert wurde auf den Freiraum beim Blechtafel- und Schrotthandling gelegt. Die Hubzahlen liegen bei 40 min 1 bei 6-mm-Blechen und 20 min 1 bei 16-mm-Blechen. EHT GmbH, Tel. ( ) , ww.eht.de Neue Standard- Pressenbaureihe Die Pressenbaureihe Impress soll nach Herstellerangaben neue Standards setzen. Sie wurde speziell für mittelständische Betriebe entwickelt. Basis für die Konzeption war die Verwendung von Standardmodulen wie Gestell, Arbeitszylinder,Stößel und Führung, deren Ausführung sich aus kundenspezifischen Forderungen nach Kraft,Tischgröße,Einbauraum und Stößelhub ergeben. Die Presskräfte reichen dabei von 1600 bis kn, die Tischgrößen von 800 mm 800 mm bis 3200 mm 2200 mm. Dieffenbacher GmbH + Co. KG, Tel. ( ) ,

8 UMFORMTECHNIK WERKSTOFFE Magnesiumbleche werden für das 1-l-Fahrzeug des Automobilbauers VW verwendet: zunächst für Boden-, Vorder- und Seitenwandkomponenten. Bei 260 kg Fahrzeuggewicht entfallen auf Magnesiumlegierungen rund 13,5%. Bilder: VW Mit Magnesium geht s leichter Magnesiumbleche als Halbzeug für Leichtbauteile PETER JUCHMANN UND SÉBASTIEN WOLFF Leistungssteigerung und Umweltverträglichkeit sind zentrale Entwicklungskriterien für zukunftsfähige Produkte und Prozesse. Dies gilt besonders für die Verkehrstechnik,aber auch für den Maschinenbau, die Elektronik und Kommunikationstechnik sowie eine Vielzahl weiterer Branchen. Dabei scheint sich Magnesium (Mg) als leichtester metallischer Konstruktionswerkstoff in einem zunehmend verschärften Wettbewerb der Werkstoffe und Bauweisen weiter zu etablieren. Gussteile aus Magnesiumlegierungen befinden sich bereits im Serieneinsatz [1]. Im Gegensatz zu den traditionellen Werkstoffen Stahl und Aluminium spielen umgeformte Magnesiumhalbzeuge derzeit eine Dr.-Ing. Peter Juchmann ist Geschäftsführer der Salzgitter Magnesium-Technologie GmbH (SZMT). Dipl.-Ing. Sébastien Wolff ist verantwortlich für den Bereich Werkstoff- und Verfahrenstechnik im selben Unternehmen. Weitere Informationen: Peter Juchmann, Salzgitter,Tel. ( ) ,Fax ( ) , info.szmt@salzgitterag.de. SZMT auf der Hannover-Messe: Halle 4,Stand F12. noch untergeordnete Rolle. Dies hängt mit der strukturbedingt eingeschränkten Kaltumformbarkeit des Magnesiums zusammen. Im Wesentlichen ist es jedochdas Resultat einer in den letzten Jahrzehnten vernachlässigten Werkstoff- und Produktentwicklung. So entfielen 1999 auf Schmiede-, Strangpress- und Walzprodukte nur etwa 1% des Magnesiumverbrauchs. Die derzeit verfügbaren Magnesiumhalbzeuge können die hohen Qualitäts- und Mengenanforderungen zum Beispiel im Automobilbau nicht erfüllen. Ge- 8 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

9 WERKSTOFFE UMFORMTECHNIK ringe Nachfrage und mangelndes Angebot behindern sichgegenseitig in der Entwicklung eines sowohl anwendungstechnisch als auch ökonomisch wettbewerbsfähigen Produktspektrums. Aus der Vergangenheit sind allerdings eine Vielzahl anspruchsvoller Strukturanwendungen für Magnesiumbleche aus dem Flugzeugbau, der Satellitenund Raketentechnik sowie aus dem Transportwesen bekannt [2 bis 3]. Aber auch heute bietet das Magnesiumblech beste Voraussetzungen für komplex belastbare Ultraleichtbauteile mit hohen mechanischen und oberflächentechnischen Anforderungen. Damit eröffnen sich dieser Werkstoffgruppe neue Anwendungsbereiche, die mit Wettbewerbsprodukten aus Magnesiumguss nicht oder nur schwer zu erreichen sind. Kennzeichnend für das Leistungsprofil des Magnesiumblechs ist einerseits eine hohe Rohstoffverfügbarkeit und universelle Recyclingfähigkeit, andererseits hohe gewichtsspezifische Festigkeitsund Steifigkeitseigenschaften, insbesondere unter Biege- und Beulbeanspruchung. Daraus ergeben sich Gewichtsvorteile am Bauteil gegenüber Stahl um bis zu 60% und gegenüber Aluminium um bis zu 25%. Feinere Werkstoffstruktur als bei Druckgussteilen Vorteile gegenüber Magnesium- Druckguss resultieren insbesondere aus einer homogenen, feinkristallinen und fehlerarmen Werkstoffstruktur. Besonders bemerkenswert sind die daraus resultierenden ausgewogeneren mechanischen Eigenschaften auf höherem Festigkeitsniveau. Die Verformbarkeit ist besser. Es wird eine erhöhte dynamische Beanspruchbarkeit und Energieaufnahmefähigkeit zum Beispielbei Crash erreicht. Innerhalb des gesamten Bauteils ist das Eigenschaftsniveau gleichmäßig, wodurch eine optimale Bauteilauslegung vereinfacht wird. Die Her- b stellung großflächiger dünnwandiger Bauteile ist möglich und das Eigenschaftspotenzialfür Bauteile mit außenhautfähiger Oberflächenqualität vorhanden. Gegenüber Kunststoffen zeichnet sich Magnesiumblech unter anderem durch eine höhere Warmfestigkeit, eine geringere thermische Dehnung und die leichtere Wiederverwertung aus. Hinzu kommen ein sehr gutes Dämpfungsverhalten sowie eine hervorragende Zerspanbarkeit. Die gute Wärmeleitfähigkeit sorgt für ein eher unkritisches Entflammungsverhalten massiver Magnesiumkomponenten. Der unedle Charakter des Magnesiums verlangt jedoch einen Korrosionsschutz, der den jeweiligen Anwendungen angepasst ist. Vielfältige Anwendungen im Automobilbau a Bild: VW Das breite Anwendungspotenzial von Magnesiumblech wird am Beispiel des Automobils deutlich. Neben einer merklichen Reduzierung des Gesamtgewichts lässt sich gerade die Gewichtsverteilung (leichter Vorderwagen, Absenkung des Fahrzeugschwerpunkts, Verringerung ungefederter Massen) mit der Perspektive eines verbesserten Fahrverhaltens positiv beeinflussen. Anwendungsfelder ergeben sich im Innenraumbereich,bei der Karosserie (großflächige Anbauteile, Strukturkomponenten der Rohkarosserie), im Antriebsstrang (Zylinderkopfabdeckung, Ölwanne) und beim Fahrwerk(zum Beispiel Rahmen und Felge, Bild 1). Der Durchbruch von Magnesiumblech in der Verkehrstechnik gelingt nur, wenn die Halbzeuge dieses Leichtmetalls die an Serienteile gestellten hohen Qualitäts-, Geometrie- und Mengenanforderungen erfüllen. Zentraler Punkt dabei ist eine ausreichende Belieferungssicherheit für die Serie. Gleichzeitig müssen fehlende Werkstoff-, Verarbeitungs- und Betriebserfahrungen durch Prototyping und Bauteilentwicklung gesammelt werden. Darüber hinaus sind weitere Werkstoffentwicklungen zum FAZIT Beispiel in Richtung verbesserter Verformbarkeit hilfreich, weil die Knetlegierungspalette heute fast ausschließlich auf eine einzige Werkstoffgüte begrenzt ist:auf die Legierung AZ31(MgA13Zn1m%). Diese Legierung ist zwar bezüglich c Bild 1: Bei Automobilen gibt es potenzielle Anwendungen für Magnesiumbleche im Innenraumbereich, bei der Karosserie, im Antriebstrang und Fahrwerk. Im Automobilbau lassen sich bereits Impact- und Karosseriekomponenten aus Magnesium-Feinblechen herstellen Potenzielle Anwendungen für Magnesium-Grobbleche gibt es bei schnell bewegten Maschinenkomponenten und Strukturteilen Bild 2: Magnesiumplatten- und -tafelhalbzeug (abis c), das aus Standardknetlegierungen oder Sondergüten mit einer Maximalbreite von 1850 mm und einer Dicke von 1 bis 80 mm hergestellt wird. Bilder: SZMT MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004 9

10 UMFORMTECHNIK WERKSTOFFE Bruchdehnung A 50 % weiche Stahlbleche 40 hochfeste Stahlbleche 30 Mg-Bleche MPa 600 Dehngrenze R p0,2 Bild 3: Magnesiumbleche aus der Standardknetlegierung AZ31 erreichen ähnliche mechanische Eigenschaften wie konventionelle Aluminiumlegierungen (Vergleich verschiedener Automobilwerkstoffe). a b c Mg-Druckguss Al-Bleche der Verarbeitbarkeit und Betriebseigenschaften eine einsatzfähige Legierung, sie stellt aber bei weitem noch keinoptimum dar [4 und 5]. Auf dieser Basis wagt die Salzgitter Magnesium-Technologie GmbH als junges Tochterunternehmen der Salzgitter AG derzeit den Einstieg in die Entwicklung, Fertigung und den Vertrieb hochwertiger Magnesium-Flachwalz- Bild 4: Türinnenblech (a), Sitzschale (b) und Halterungselement (c) aus Magnesiumblech imprototypstadium. Bild: SZMT Bilder: a VW, b IFUM, c Stolfig produkte. So wurde am Standort Salzgitter ein modernes Magnesium-Walzwerk errichtet, das die Fertigung maßgeschneiderter Blechprodukte besonders für den Markt in Mitteleuropa ermöglicht. Die Produktpalette umfasst einerseits schnell verfügbare Standardhalbzeuge aus einem gut sortierten Lagerbestand,andererseits hochwertige insbesonderehochreine Magnesium-Blechhalbzeuge aus Standardknetlegierungen (AZ31,AZ61) sowie höherfeste, warmfeste und hochverformbare Sondergüten nach Kundenanforderung. Angeboten wird zunächst Platten- und Tafelhalbzeug mit einer maximalen Blechbreite von 1850 mm und einer minimalen Dicke von 1,0 mm (Bild 2) darüber hinaus eine werkstoffund anwendungstechnische Beratung sowie Koordination und Durchführung von Produktentwicklungen bis zum serienreifen Bauteil. Feinblech der Standardknetlegierung AZ31 erreicht abhängig vom Behandlungszustand (von walzhart bis weichgeglüht) ein mechanisches Eigenschaftsspektrum, das dem konventioneller Aluminium-Karosseriewerkstoffe entspricht (Bild 3). Legierungsalternativen zeigen ein EntwicklungspotenzialinRichtung höherer Festigkeit und verbesserte Verformbarkeit. Eine Reihe laufender Prototyping-Aktivitäten zeigen das Potenzial von Magnesiumblech in unterschiedlichen Anwendungsbereichen des Automobilbaus. Diese Anwendungsbereiche sind hinsichtlich der Komplexität des jeweiligen Anforderungsprofils zu differenzieren. So konzentrieren sich erste Anwendungen wegen der moderaten mechanisch-korrosiven Anforderungen auf den Innenausbau und den Nichtsichtbereich. In Pilotwalzungen hergestellte großformatige Einzelbleche ermöglichten zum Beispiel die fehlerfreie Herstellung eines Pkw-Türinnenblechs in einem werkstoffspezifisch modifizierten Serienwerkzeug(Bild 4a) [5]. Sitzkomponenten (Bild 4b) und die zur Erprobung einer reproduzierbaren Kleinserienfertigung hergestellten Halterungselemente imarmaturenträgerbereich (Bild 4c) zeigen weitere Anwendungsmöglichkeiten mit hoher Wirtschaftlichkeit. Sicherheitsrelevante Bauteile im Prototypstadium Prototyping-Ergebnissemit Stoßfängersystemen unterstreichen zudem die prinzipielle Eignung von Magnesiumblech für dynamisch beanspruchte sicherheitsrelevante Komponenten. Der in Bild 5a dargestellte schalenförmige Stoßfängerquerträger zeigte in Crashuntersuchungen eine sehr befriedigende Energieaufnahmefähigkeit bei ausschließlichplastischer Verformung (kein Bruch) [6]. Im Bereich der Rohkarosserie und sonstiger Impakt-Komponenten werden zukünftig auch funktions- und gewichtsoptimierte Magnesium-Schweißkonstruktionen aus Blechteilen auch in Verknüpfung mit Strangpressprofilen und/oder Druckguss von Relevanz sein. Gleiches gilt für dünnwandige, zum Beispiel laserschweißbare Blechrohrprofile, die durch Innenhochdruckumformen und Biegeprozesseihre Endgestalt erhalten (Bild 5b). In diesem Zusammenhang könnten beispielsweise Instrumententafelquerträger eine interessante Anwendung sein. Das Leichtbaupotenzial von Magnesiumblech lässt sich jedoch insbesondere ingroßflächig dünnwandigen Komponenten zur vollen Entfaltung bringen. Vor dem Hintergrund bestehender Gewichtsverteilungsprobleme kommen diesbezüglich insbesondere Anbauteile im Vorderwagen (Motorhaube, Kotflügel) sowie Dachkonstruktionen in Betracht. So arbeitet der Automobilbauer VW bereits an einer Fronthauben- Hybridlösung für den 3-l-Lupo. Kern dieser Lösung ist ein Falzklebeverbund aus Magnesiumblech- 10 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

11 Ihr Partner für zielgenaue Kommunikation in den Kernbranchen der Industrie Fax hin Erfolg her! Fax 0931/ Ja, ich setze mit MM MaschinenMarkt auf zielgenaue Kommunikation! Bitte schicken Sie mir ein Preisangebot über Seite(n) farbig. Bitte schicken Sie mir die Media Daten für MM MaschinenMarkt MM Industrial Magazines MM Logistik MM Zulieferer Absender Name/Vorname Firma Postfach/Straße Anz. d.beschäftigten Bitte senden Sie mir ein Ansichtsexemplar. Bitte rufen Sie mich an. Tel.: Ich interessiere mich für ein Abonnement. PLZ/Ort Telefon Fax www-adresse Vogel Industrie Medien, Würzburg Telefon 09 31/ , Fax 09 31/ , _a_a4 L&D

12 UMFORMTECHNIK WERKSTOFFE a b Bild 5: Magnesiumprototypen eines Stoßfänger-Querträgers (a) und eines dünnwandigen Blechrohrprofils (b) für Rohkarosserie und Impaktkomponenten. Bild 6:Motorhaube des VW Lupo. Dieses Hybridteil besteht innen aus Magnesium- und außen aus Aluminiumblech. Beide Bleche bilden einen Falzklebeverbund. Innenteil und Aluminiumblech- Außenhaut (Bild 6) [7 bis 8]. Parallel dazu werden erste Erfahrungen bei der Formgebung von Außenhautteilen gesammelt. Bilder: Benteler Bild: VW Bild 7: Kotflügel aus 1,2 mm dickem Magnesiumblech(Legierung AZ31). Er ist 2,5malleichter als das 0,75mm dicke Serienteil aus Stahlblech. Bild 7 zeigt zum Beispiel einen ultraleichten Kotflügel aus 1,2 mm dickem Magnesiumblech AZ31, der von der Salzgitter Automotive Engineering GmbH in Osnabrück mittels temperierter Handformung gefertigt wurde. Das Magnesiumteil wiegt weniger als l kg und ist damit etwa 2,5mal leichter als das mit 0,75 mm wesentlich dünnere Serienteil aus Stahlblech. Leichte Strukturteile aus Grobblechen Vorzugsweisefür automobilfremde Anwendungen stellen Magnesium-Grobbleche eine vorteilhafte Basis für ultraleichte Strukturteile dar. Bild 8 zeigt den Prototyp Bild: Salzgitter Automotive eines ultraleichten Radio-Teleskop-Panels, das aus einem Grobblech der Magnesiumlegierung AZ31 spanend herausgearbeitet wurde. Leichtbau, Steifigkeit und hohe Formgenauigkeit sind dabei optimal kombiniert. Aus Vollmaterial spanend hergestellte Bauteile können jedoch auch in der Luftund Raumfahrttechnik, für diverse Gehäuse elektronischer Geräte und für Hochleistungsmaschinen zur Anwendung kommen. Insgesamt begrenzt der zurzeit vergleichsweise hohe Halbzeugpreis die Anwendungsmöglichkeiten von Magnesiumblech. Dies liegt besonders an den heute noch kleinen Produktionseinheiten auf der Vormaterial- und Blechherstellungsseite. Hinzu kommen weiter zu optimierende Prozessstufen der Blechbearbeitung und Bauteilfertigung. Der unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten wettbewerbsfähige Ultraleichtbau mit Magnesiumblech scheint vor dem Hintergrund fallender Magnesiumpreise auch in Konkurrenz zum Aluminiumblech möglich, falls vergleichbare Produktionsvolumina sowie die Bedingungen für entsprechende Anwendungen von Maschinenbau Durst GmbH Rodbachstr. 41 D Pfaffenhofen Tel. +49/(0)7046/ Fax info@md-durst.de Südblech 2004 Halle 2 Stand 2501 Profilbiege-, Konusbiegemaschinen, Walzenrundbiegemaschinen Schwenkbiege- und Sondermaschinen 12 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

13 WERKSTOFFE UMFORMTECHNIK Bilder: Böhm a b Bild 8: 50 mm 630 mm 820 mm großer Magnesiumprototyp eines Teleskoppanels aus Grobblech(a, Formegenauigkeit des Paraboloids 10μm RMS) mit Verrippung aufder Rückseite (b). Sekundärmagnesium gegeben sind. Ein derartiges Szenario setzt eine positive Nachfrageentwicklung voraus. Wichtig ist insbesondere die Bereitschaft der Automobilbauer und anderer möglicher Anwender, das Leistungspotenzial des Magnesiumblechs in Nischenprodukten zu erproben. Literatur [1]Schumann,S. und F. Friedrich:Strategies toovercome technological barriers to increase the use of magnesium in cars, 58 th Annual World Magnesium ConferenceinBrüssel, Mai [2]Barnes,L.:Rolled Magnesium Products What goes around, comes around, 49. IMA-Conference inchicago, Mai 1992, International Magnesium Association (IMA), Chicago. [3]Emley,E.:Principles of Magnesium Technology. Pergamon Press l/1966. [4]Dröder,K.:Untersuchungen zum Umformen von Feinblechen aus Magnesium-Knetlegierungen. Dissertation Universität Hannover [5] Enss, J., und andere: Neue Magnesiumblechprodukte für den Automobilbau. Automobiltechnische Zeitschrift ATZ 2/2001,S [6] Juchmann, P., und andere: Mg-Blechhalbzeuge erweitertes Einsatzpotenzialfür MagnesiumimAutomobilbau. 3 th Annual Export and 1 st European Automobile Conference Progress with Magnesium in car body manufacturing in Bad Nauheim, 18. und 19. September [7] Dröder, K., und W. Sebastian: Einsatzpotenzial von Mg- Blechfür Karosserieanwendungen, 3 th Annual Export and 1 st European Automobile Conference Progress with Magnesiumincarbodymanufacturing inbadnauheim, [8] Juchmann, P. und S. Wolff: Magnesiumbleche Entwicklungen bei Salzgitter Magnesium-Technologie. 13. Fachtagung des Rohbau-Expertenkreis Prozesskette Karosserie in Fellbach, Flachwalzerzeugnisse der Salzgitter Magnesium-Technologie GmbH Forschungsprojekte Magnesiumtechnologie (SFB 390)

14 UMFORMTECHNIK ROHRBIEGEN Eins links, eins rechts Freiformbiegen mit einer CNC-5-Achse-Rohrbiegemaschine JÖRG NEU FAZIT Rohrbiegen in neuen Dimensionen ist mit einer 5-Achsen-Maschine möglich Damit konnten die kleinstmöglichen Radien von 2,7 D auf 2,0 D reduziert werden Derzeit werden die Möglichkeiten der Anlage noch ausgetestet Schon fast als eine kleine Revolution zu bezeichnen ist die Entwicklung der Rohrbiegetechnik. Als besonders innovativ galt in den letzten Jahren das so genannte Nissin-Prinzip für den Bereich des Rohrbiegens. Dieses wurde bis heute weiterentwickelt und in seiner Technik verfeinert (Bild 1). Ursprünglich wurde dieses Biegeverfahren in Japan entwickelt. Das Besondere daran ist, dass das Werkstück, in diesem Falle ein Rohr, durch eine definiert einstellbare Werkzeugkugel geschoben wird. Mit diesem Prinzip und drei CNC-Achsen konnten bislang Rohre und symmetrische Profile dreidimensional mit einem Radius von 2,7 D (D:Durchmesser)gebogen werden. Auch unterschiedlich große und ineinander übergehende Radien, auch ohne gerade Bild 2:Biegeprogramm mit der Bedienoberfläche, die alle Informationen bereithält und sich durchaus flexibel zeigt. Strecken und in unterschiedlichen Dimensionen,bereiteten dem Anwender keine Schwierigkeiten. 18 Biegungen in nur 20 Sekunden hergestellt Mit hoher Geschwindigkeit und polierten Werkstückoberflächen lassen sich so ohne Werkzeugwechsel Biegeteile realisieren, die durch ihre Komplexität mit konventioneller Technologie nur bedingt herstellbar sind. Als Praxisbeispiel sollen die Biegetätigkeiten eines Anwenders aus dem Automobilzulieferbereichgenannt werden. Dieser biegt Jörg Neu ist Geschäftsführer der J. Neu GmbH Maschinenbau & Handel in Grünstadt. Weitere Informationen:Tel. ( ) , d.neu@neugmbh.de Bild 3: Biegekopf der Fünf-Achs-Maschine. Bild 1: Nissin- Rohrbiegemaschine jetzt mit fünf CNC- Achsen für noch mehr Freiraum beim Biegen. unter anderem Edelstahlrohremit einem Durchmesser von 10 mm und 1400 mm Länge mit 18 Biegungen in der Hauptzeit von nur 20 s.dabeibeträgtdietoleranzder Lehrenur 1 mm. Diese Tatsachen sind Beweis dafür, dass die Entwicklung dieser Biegetechnik, die in Zusammenarbeit der Neu GmbH und der japanischen Nissin erfolgte, nicht in eine Sackgasse geriet. Dennoch ist nach jetziger Sicht der große Durchbruch noch nicht gelungen obwohl Steuerung und Mechanik in den vergangenen Monaten immer sicherer und bedienerfreundlicher geworden sind (Bild 2). Zum Durchbruch verhelfen sollte jetzt aber die auf der letzten Euroblech inhannover vorgestellte Variante, die mit zwei zusätzlichen CNC-Achsen ausgestattet wurde. Damit verringert sich der Biegeradius nun von 2,7 D auf 2,0 D und markiert somit eine Besonderheit. Mit den jetzt fünf CNC-Biegeachsen (Bild 3) rücken auch assymmetrische Biegeteile beziehungsweise Profile für den Automobilbereich in greifbare Nähe. Derzeit laufen mit dieser neuen Technik permanent Versuche, um all diemöglichkeiten dieser Maschine auszutesten. Doch warum benötigt eine solche Technik fünf CNC-Achsen? Ein Hin- 14 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

15 ROHRBIEGEN UMFORMTECHNIK Bilder: Neu + Nissin/Kettler-MWH Bild 4: Produktbeispiele, wie das Gestell eines Schaukelpferdes oder die Stühle in unterschiedlichem Design, die auf der Nissin-CNC-Rohrbiegemaschine in der Produktion hergestellt wurden. >> Steigen Sie mit uns sofort aktiv ins Neukundengeschäft ein: >> Wir bieten potenzielle Auftraggeber aus der Metallbranche und >> umfassende technische Betreuung aller Anfragen. dernis im Biegen engerer Radien, die unter 2,7 D liegen, erwies sich bisher die Beschränkung auf zwei Achsen im Kreuzschlitten des Biegekopfes. Abhilfe wurde geschaffen, indem unter Beibehaltung des Kreuzschlittens das bewegliche Werkzeugnun zusätzlichin seinem Anstellwinkel direkt als weitere Achse angesteuert wird. In Kombination mit der fünften Achse, die als Drehachse sowohl die Biegerichtung kontrolliert als auch das unkontrollierte Freiwerden von Biegespannungen bei Profilen verhindert, sind so Biegeteile herstellbar, wie sie bisher nicht möglich waren. Biegen mit Dorn wird in der Neuentwicklung ebenfalls möglich sein. Positiver Nebeneffekt der neuen Antriebsanordnung ist die fehlende mechanische Verbindung zwischen feststehendem und beweglichem Werkzeug, was Fragen nach Schmierung und Verschleiß in diesem Bereich erübrigt. Peter Heisig GmbH Schaumainkai Frankfurt/Main Postfach Frankfurt/Main Fon: +49 (69) Fax: +49 (69) info@heisig.com Einfach inder Bedienung Der Praktiker wird sich zuerst die Frage stellen, wie sich eine solche Komplexität an Bewegungen für den Bediener im Alltag beherrschen lässt. Dass sie sich beherrschen lässt, das liegt besonders ander windowsbasierten Touch-Screen-Steuerung, die gegenüber der 3-Achs-Maschine nur geringfügig verändert wurde. Die Eingaben beschränken sich imwesentlichen aufgerade Strecke, Biegewinkel, Biegerichtung und einigen Zusatzparametern. Das sind die Daten, die jedem Bieger bestens vertraut sind. Simulation und Messfunktionen, die im Programm enthalten sind sorgen für eine schnelle und sichere Konformität von Zeichnung und Biegeteil (Bild 4). Die Spiegelfunktion ist bei der Herstellung symmetrischer Produkte hilfreich und Arbeitszeit sparend. Die gewohnten Windows-Eigenschaftenkönnendamit vollgenutzt werden und eine Einbindung in bestehen- de Firmennetzwerke ist leicht zu realisieren. MM J. Neu GmbH, Maschinen bau &Handel, Grünstadt

16 UMFORMTECHNIK DÜNNBLECHBEARBEITUNG Abwickeln und Aufteilen Dünne Bleche direkt vom Coil richten und ins rechte Maß bringen FAZIT Platinenzuschnitte direkt vom Coil und kontinuierlich herzustellen ist äußerst wirtschaftlich Bisher konnten vor allem Dünnblechplatinen wegen ihrer Labilität nur schwer gehandhabt werden Das neue HSL Coil Concept erfüllt die Anforderungen sowohl in wirtschaftlichem als auch im technischen Sinne Was ist denn einfacher,als ein Blechcoil auf eine Abwickelanlage zu laden, dieses von der Rolle zu schneiden und so einen kontinuierlichen Fertigungsprozess zu unterstützen? Möglich ist dies jetzt mit dem Laser als Werkzeug geworden. Dabei kommt das Blech direkt vom Coil und wird anschließend in einer Highspeed-Laserschneidanlage (Bild 1), die mit zwei Trumpf- CO 2 - Lasern ausgestattet ist, bearbeitet. Die dabei anfallenden Fertigteile werden automatisch abgestapelt und das Restgitter entsorgt. Somit wird eine kontinuierliche Fertigung erreicht, bei der das Dünnblech schnell, produktiv und damit auch wirtschaftlich geschnitten wird. Die Anlage wird von Trumpf als HSL Coil Concept bezeichnet. Besonders zu beachten ist dabei die Tatsache, dass dünnes Blech in Form einer Platine wegen seiner Labilität sehr schlecht zu handhaben ist. Aus diesem Grunde konnten die Platinen bislang nicht oder Weitere Informationen:Trumpf GmbH, Evelin Bittner, Tel. ( ) , evelin.bittner@de.trumpf.com Bild 1: Hochproduktive Dünnblechbearbeitung vom Coil mit dem HSL Coil concept. nur eingeschränkt auf schnellen Bearbeitungsmaschinen hergestellt werden. Innerhalb einer Studie wurde dashsl Coil conceptals dafür ideale Lösung entwickelt. Mit den zwei Laserköpfen und den Linearantrieben können jetzt die Platinen direkt vom Coil und hochproduktiv gefertigt werden. Materialbevorratung durch schwergewichtige Coils Das Zuschneiden einzelner Lagen von Metalldichtungen oder Abschirmblechen, die Fertigung von Elektroblechen oder Lautsprecherabdeckungen sind nur einige Beispiele für das HSL Coil concept. Die Anlage setzt sich im Wesentlichen aus den Komponenten Haspel, Vorschub-Richtmaschine und Laser zusammen. Die Haspel trägt dabei das Coil mit dem Rohblech. Bei Dünnblech von 0,5 mm Dicke bedeutet das einen Materialvorrat bis zu 1300 Metern bei einem Coilgewicht von fünf Tonnen. Die Anlage kann Blech in Dicken zwischen 0,5 und 1 mm bearbeiten. Die Vorschub-Richtmaschine sorgt mit 21 Walzen dafür, dass das Blech absolut plan indie Maschine läuft. Als Herzstück der Anlage gilt die Highspeed-Laserschneidanlage Trumatic HSL 2502 C mit Linearantrieben und zwei Trumpf- TLF-Lasernmitjeweils 3200 Watt Hochleistungs-CO 2 -Laser. Der Arbeitsraum der Maschine ist in einen Schneid- und einen Ausschleus-Bereich unterteilt (Bild 2), jeweils 1200 mm 1000 mm groß. Die maximale Werkstückgröße beträgt im Zweikopfbetrieb 600 mm 970 mm. Der Schneidbereich der HSL Coil concept ist mit einer Absaugung ausgestattet. Hier werden die Konturen der Teile mit den Lasern extrem schnell erzeugt. Mikrostege bleiben stehen und halten die Teile im Restgitter fest. Auflagestege im Arbeitsraum der Maschine unterstützen dabei das Material. Sie werden während des Coilvorschubs abgesenkt. Mit Hilfe eines Querförderers werden Schlacke und Ausfallteile aus dem Schneidbereichentsorgt. Programmgesteuert transportiert der Vorschub das Blech vom Schneid- in den Ausschleus-Bereich. Dort durchtrennen die Laser die Mikrostege. Die Fertigteile können mit Stapelhilfen geordnet 16 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

17 DÜNNBLECHBEARBEITUNG UMFORMTECHNIK abgelegt werden. Die maximale Abstapelhöhe beträgt an dieser Stelle130 mm. Die fertigen Teile können aber auch einfach ineinen unter dem Austrennbereich bereitstehenden Behälter fallen oder auf einen Querförderer, der sie aus dem Maschinenbereich heraus transportiert. Danach wird das Restgitter entweder abgetrennt oder aufgewickelt. Ein Restgitter hält die Blechplatine zusammen Bilder: Trumpf Die zu verarbeitenden Coilbreiten liegen zwischen 500 und 1000 mm. Das Material wird generell durch Rahmen quer zum Coil gespannt. Die Spannkraft liegt, je nach Materialdicke und Art der Mikrostege, zwischen 1000 und 3000 N. Der Weitertransportdes Coils und des Rahmens erfolgt im gespannten Zustand durch den Vorschubantrieb. Gleichzeitig wird Material vom Coil abgewickelt und das Restgitter wird aus der Maschine transportiert. Nach Abschluss eines Weitertransports wird über einen Messtaster die Lage des Spannrahmens gemessen und die aktuelle Position im Programm entsprechend verrechnet. So ist eine höchste Genauigkeit auch beim Schneiden vom Coil jederzeit gewährleistet. MM Trumpf Lasertechnik Bild 2: Der Arbeitsraum des HSL Coil concept ist unterteilt in einen Schneid- und einen Ausschleusbereich. Mit dem Zweikopf- Betrieb können Werkstücke bis zu 600 mm 970 mm gefertigt werden. - ohne Worte - MM FOKUS Produktionstechnik 1/

18 UMFORMTECHNIK WERKZEUGTECHNIK Lamellierte Werkzeuge verhelfen dem Umform- und Spritzgießtechniker zu schnellen und kostengünstigen Werkzeugen. Umformwerkzeuge scheibchenweise Zur schnellen und kostengünstigen Herstellung von Prototypbauteilen und Werkzeugen wurde das Metal Laminated Tooling entwickelt Bilder: Techel/IWS ANJA TECHEL Die Verkürzung der Zeit von der Produktidee bis zur Markteinführung wird für Unternehmen in nahezu allen Branchen zunehmend zum Wettbewerbsfaktor. Erhebliche Anstrengungen werden unternommen, um immer schneller Prototypbauteile oder -werkzeuge zu erhalten. Fertigungsverfahren,bei denen kein Material abgetragen sondern aufgebaut wird, können in diesem Zusammenhang eine Alternative zur konventionellen Fertigung darstellen. Ein generatives Verfahren, welches besonders Dr.-Ing. AnjaTechelist Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut Werkstoff- und Strahltechnik in Dresden, Tel. (03 51) , zur schnellen Fertigung von Prototypwerkzeugen mit Kantenlängen von mehr als 300 mm geeignet ist, ist das Metal Laminated Tooling (Melato). Bei diesem Verfahren werden komplex geformte Werkzeuge aus Stahlblechzuschnitten zusammengesetzt und in Abhängigkeit vom Anwendungsgebiet kraft- oder stoffschlüssig verbunden. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) indresden arbeitet gemeinsam mit industriellen Partnern aus den Gebieten Werkzeug- und Anlagenbau sowie Softwareentwicklung und Sensorik an einer Automatisierungslösung für das Schneiden,Paketieren und Fügen von Blechzuschnitten. Damit soll die Fertigungszeit großer Werkzeuge von derzeit etwa 12 Wochen auf eine Woche verkürzt werden. Die Werkzeugfertigung nach dem Melato-Prinzip erfolgt in Teilschritten. Die Werkzeug-Scheiben werden paketiert Als Ausgangsinformationen dienen 3D-CAD-Daten in den gängigen Schnittstellenformaten (VDA, IGES, STL), die in das CAD/CAM- System eingelesen werden. Analog zahlreicher Rapid-Prototyping- Technologien wirddas 3D-CAD- Modell in Ebenen (Querschnitte) zerlegt. Die Querschnitte werden nun auf einer Stahlblechtafel verteilt. Die Größe der Blechtafel und 18 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

19 WERKZEUGTECHNIK UMFORMTECHNIK der Abstand der Einzelquerschnitte zueinander sind in der CAM- Software frei wählbar. Unmittelbar aus diesen Daten wirddasop- timale Schneidprogramm generiert. Die Einzelquerschnitte werden durch Laserstrahlschneiden aus der Blechplatine herausgetrennt und anschließend mit geeigneten Verbindungstechnologien wie zum Beispiel durch Schrauben und Schweißen zusammengefügt. Abschließend erfolgt anwendungs- und stückzahlangepasst die Endbearbeitung durch Verfahren wie Auftragschweißen, Fräsen sowie Wärmeoder Oberflächenbehandlung (Bild 1 und Bild 2). Die Prozesskette bietet eine ganze Reihe von Vorteilen: Hohlräume für Kühlsysteme, Wärmedämmung, Schmiersysteme, Beheizung, Sensoren können in das Werkzeug integriert werden. Komplizierte tiefliegende Geometrien sind durch sukzessiven Aufbau herstellbar. DurchAustauscheinzelnerSegmente ist eine schnelle Geometrieänderung möglich. Die Fertigungszeit wird verkürzt, weil das Gießen des Rohteilblocks entfällt und Schruppen, Vorschlichten und Bohren eingespart werden kann. Prototypwerkzeuge sind durch Endbearbeitung und Oberflächenveredlung zu Serienwerkzeugen qualifizierbar. Der Einsatz verschiedener laserbasierter Verfahren (Schneiden, Schweißen, Auftragschweißen) in der Prozesskette ermöglicht eine hohe Flexibilität des Fertigungsablaufs. Zur Verbesserung der Endkonturnähe und zur Verringerung der für das Verfahren typischen Stufung wurde ein Softwaretool entwickelt, welches unterschiedliche Slicerichtungen in einem Werkzeug ermöglicht. Die Werkzeuge werden damit in mehrere Einzelmodule zerlegt. Die Oberflächentopologie bestimmt dann die jeweils günstigste Slicerichtung. Durch das konturangepasste Slicen kann besser auf die Beanspruchungen am Bauteil reagiert werden. Zudem wirdder Nachbearbeitungsaufwand am Lamellenwerkzeug deutlich vermindert. Ist dennoch eine Fräsnachbearbeitung notwendig, verbessern sich die Bearbeitungsbedingungen, denn durch die Zerlegung in mehrere Einzelmodule ist der Einsatz kurz auskragender Werkzeuge möglich. Dies trägt zur Verminderung der Werkzeugschwingungen bei und führt zu einer höheren Genauigkeit. Daneben sind Geometrien herstellbar, die sonst nur durch Erodieren erzeugt werden können (Bild 3). Geometrieveränderungen stellen kein Problem dar Die Verbindung der einzelnen Blechsegmente hat entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften und die Kosten eines lamellierten Werkzeuges. Im Rahmen des Melato-Projektes werden verschiedene Fügetechniken hinsichtlich ihrer Eignung zum Verbinden von Blechzuschnitten für den Aufbau von Werkzeugen untersucht. Welche Verbindungstechniken zur Anwendung kommt, ist letzt-endlich vom Einsatzgebiet und den Beanspruchungen des Werkzeuges abhängig. Durch die Verwendung von Schrauben und Verankerungen aus niedrigschmelzenden Legierungen sind die Bauteile komplett oder teilweise wieder zerlegbar und neu zusammensetzbar. Im Produktentwicklungsprozess häufig zu berücksichtigende Geometrieveränderungen können schnell durch das Auswechseln der entsprechenden Schichten realisiert werden. Die komplette Neuerstellung des Werkzeugs ist nicht erforderlich. Weitere wesentliche Vorteile dieser Verbindungstechnologien sind der geringe Investitionsaufwand für die Verschraubung oder die Gießtechnik und die Möglichkeit, unterschiedliche Blechmaterialien zu verbinden. Weil kein oder nur ein sehr gerin- Bild 1: Slicen des CAD-Modells von Stempel und Matrize sowie Anordnung der Schnittebenen auf der Stahlblechtafel. ger Wärmeeintrag stattfindet, ist auchnicht mit Spannungen,Maßänderungen oder Verzug zu rechnen. Vor allem Werkzeuge für die Umformung wurden bisher verschraubt oder mit Zugankern verbunden. Weitere Möglichkeiten zum Verbinden der Blechsegmente sind das Kleben, das Schweißen und das Löten. Kleber, die auf FAZIT die einzelnen Blechsegmente oder aufdas bereits paketierte Werkzeug aufgetragen werden, können das Aufweiten oder Verschieben einzelner Segmente vermindern. Höhere Festigkeiten werden erreicht, wenn das Blechpaket verschweißt wird. Bei der Fertigung von lamellierten Werkzeugen für die Sandkernherstellung hat sich das Schweißen als Verbindungstechnik bewährt. Im Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik wurden Schweißstrategien und Softwarekomponenten erarbeitet, die sowohl ein punktförmiges Ver- Bild 2: Paketieren der Blechzuschnitte. Wettbewerbsfähigkeit und eine immer schneller werdende Produktentwicklung benötigen neue Verfahren zur Prototypenherstellung Mit Metal Laminated Tooling (Melato) steht eine neue Fertigungstechnik zur Verfügung, die den Forderungen nach Schnelligkeit und damit Wirtschafltichkeit gerecht wird MM FOKUS Produktionstechnik 1/

20 UMFORMTECHNIK WERKZEUGTECHNIK schweißen mehrerer Bleche als auch ein linienförmiges Verschweißen des gesamten Blechpakets ermöglichen. Zum Einsatz kommen das WIG-Schweißen sowie das Laser- und Plasmaschweißen mit oder ohne Zusatzwerkstoff (Bild 4). Im Unterschied zu den oben genannten Anwendungsbereichen ist bei der Herstellung von Spritzgießwerkzeugen auf eine flächige Verbindung zwischen den einzelnen Blechsegmenten zu achten. Unter Berücksichtigung weiterer Forderungen wie Arbeitstemperaturen von größer als 150 C und hohe Druckfestigkeit kommt als Verbindungstechnologie nur das Löten in Frage, welches mit einem nicht zu vernachlässigendem, vor allem apparativem Aufwand verbunden ist. Die Anwendung der Melato-Technologie zur Fertigung von Spritzgießwerkzeugen wird deshalb vor allem im Zusammenhang mit der Einbringung konturnaher Kühlkanäle als wirtschaftlich betrachtet. Im Hinblick auf die Verbesserung der Standfestigkeit und die Qualifizierung der Prototypwerkzeuge zu Serienwerkzeugen können sich vor oder nach der mechanischen Endbearbeitung Verfahren zur Oberflächenveredlung Bild 3: Lamelliertes Werkzeug mit unterschiedlichen Slicerichtungen. Bild 4: Lamelliertes Werkzeug zur Kernformherstellung. anschließen. So wurden gute Ergebnisse durch das partielle Verschweißen der Blechsegmente an kritischen Ziehkanten erzielt. In Abhängigkeit vom Schweißzusatzwerkstoff kann das Werkzeug an die Beanspruchung angepasst werden. Dem Umformwerkzeug den letzten Schliff verpasst Zur Verringerung von adhäsivem Verschleiß bei der Umformung bietet sich eine Oberflächenbehandlung der endbearbeiteten Melato-Werkzeuge durch Diffusionsverfahren wie Nitrieren und Borieren an. Die dabei notwendigen Behandlungstemperaturen von etwa 500 Cbeim Nitrieren und 900 bis 1000 C beim Borieren haben zu keinerlei Verwerfungen oder Verformungen am lamellierten Werkzeug geführt. In Verbindung mit dem Einsatz des lamellierten Werkzeuges im Bereich des Spritzgießens könnte das Abdecken der Lamellenstruktur von Bedeutung sein. Dabei stellt die Abscheidung galvanischer Nickel-Schichten eine mögliche Lösung dar. Zur Automatisierung der Prozesskette wird imrahmen des Melato-Projektes beispielhaft ein Fertigungszentrummit Handlingsystem aufgebaut. Das Fertigungszentrum besteht aus einer Laserstrahl-Schneidmaschine und einem Fräs-zentrum. Letzteres wird nach Integration eines Lasers und eines Plasmabrenners die Arbeitsschritte Fräsen und Auftragschweißen in sich vereinen. Soweit auf Schweißverfahren zum Verbinden der Bleche zurückgegriffen wird, werden auch diese indem Bearbeitungszentrum durchgeführt. Die Integration der beiden Technologien in eine 3-Achs-Fräsmaschine wurde bereits umgesetzt. Damit können Bauteile und Werkzeuge in einer Aufspannung auftraggeschweißt und endbearbeitet werden. Damit zukünftig auch kompliziertgeformte Bauteile so bearbeitet werden können, wird die dafür notwendigen Sys- 20 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

21 WERKZEUGTECHNIK UMFORMTECHNIK temtechnik derzeit in eine 5-Achs- Fräsmaschine eingebunden. Das Bearbeitungszentrum wird zusätzlichmit einem Sensor zur 3-dimensionalen Vermessung der Bauteile ausgestattet, um den Baufortschritt zu überwachen und falls notwendig, vorherige Prozessschritte anzupassen. Zur Verbesserung der Sicherheit der laserbasierenden Prozesse werden Sensorsysteme eingesetzt und für die Prozesse weiterentwickelt. Besonderes Augenmerk gilt der Automatisierung der Arbeitsschritte zwischen dem Laserschneiden und dem Endbearbeiten. Aus der Vielzahl möglicher Verbindungstechnologien werden die für das jeweilige Anwendungsgebiet des Werkzeuges optimalen Fügeverfahren nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgewählt. Für die Verknüpfung der einzelnen Bearbeitungsstationen sind spezielle Softwaremodule zu erarbeiten, die mit allensteuerungssystemen kommunizieren. Für alle Teilprozesse wird Datendurchgängigkeit und eine bedienerfreundliche Nutzeroberfläche gewährleistet. Die Konzeption mehrerer durch ein Handlingsystem miteinander verknüpfter Bearbeitungsstationen ist für die Einführung der Technologie in der Industrie von Vorteil, da ein Teil der notwendigen Ausrüstung in den Unternehmen meist vorhanden ist. Für die Fertigung von Prototypwerkzeugen nach dem Melato-Prinzip interessieren sich Werkzeugbauer vor allem aus den Bereichen Umformen, NEU Kernformen und Spritzgießen. Durch das Fraunhofer IWS wurden bereits mehrere Werkzeuge gebaut und von den Industriepartnern inder Praxis ausgiebig getestet. Aktuelle Ergebnisse zum Stand der Entwicklungsarbeiten können auf der Internetseite (Adresse siehe am Artikelende) nachgelesen werden. Im Melato- Verfahren hergestellte Werkzeuge Rohre LANG Rohrbiegemaschinen haben sich seit über 70 Jahren weltweit bewährt. Ob in der Automobilindustrie, im Chemieanlagenbau oder in der Möbelindustrie, überall finden Sie erfolgreiche Einsatzbeispiele. wurden erstmals aufder diesjährigen Hannover-Messe im April gezeigt. MM Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Dresden Weihbrecht GmbH, Wolpertshausen produktiver und präziser gebogen produktiver Wegfall manueller Einrichtarbeiten Reduzierung der Einfahrtzeit nach Werkzeugwechsel. Reduzierung der Taktzeiten Einsatz mehrrilliger Werkzeuge Systemlösungen Geringerer Energieverbrauch präziser Bedienfreundlich Durch Steuerung mit TFT-Bildschirm und Touchscreen Lang Maschinenbau GmbH & Co. KG Erbacher Straße 45 Fax: ( ) D Michelstadt Tel.: ( ) Alle Achsen elektrisch angetrieben Höchste Genauigkeit aller Achsen, verbesserte Wiederholgenauigkeit Beste Bogenqualität durch programmierbare Biegeabläufe Umweltfreundlich Keine Gefahr durch Ölleckagen Reduzierter Geräuschpegel Technologischer Vorsprung, maximale Lebensdauer und höchste Zuverlässigkeit und Präzision sind die Merkmale aller LANG- Maschinen. MM FOKUS Produktionstechnik 1/

22 UMFORMTECHNIK STANZEN Auf zu neuen Größen Der Schweizer Stanzmaschinenhersteller Bruderer tritt in 2500 kn-sphäre ein und rundet sein Programm damit nach oben ab DIETMAR KUHN Er war ohne Zweifel eine Überraschung und das besondere Highlight während der Hausausstellung der Bruderer Hochleistungs-Stanzautomat BSTA BF. Gezeigt wurde der Hochleistungs-Stanzautomat mit einem Stanzwerkzeug für die Fertigung von Rotor-Stator-Segmenten womit eine wesentlich höhere Produktivität und Prozessgenauigkeit demonstriert wurde als bisher. Diese Größenklasse ist für uns Neuland, konstatiert Daniel Troxler,Produktmanager bei Bruderer. Gleichzeitig, so Troxler weiter, ist dies natürlich auch eine Herausforderung. Erste Versuche die wir zusammen mit unseren Kunden durchgeführt haben sind vielversprechend, so dass dieser Stanzautomat die besten Chancen im Markt hat. Höchste Präzision und maximale Produktivität bei 2500 kn sollen dem BSTA 2500 auf die Sprünge helfen. Damit und mit dem ebenfalls neu entwickelten Bandvorschub vom Typ BBV 450 steigertbruderer auch die Genauigkeit und Leistungsfähigkeit. Das sonst nirgends zu findende Maschinentriebwerk in doppelter Ausführung mit vier Drucksäulen weist eine maximale Steifigkeit sowie einen Bruchteil vom Lagerspiel im Vergleich zu herkömmlichen Stanzmaschinen in dieser Tonnage auf. Das Resultat ist hohe Sicherheit bei der Kippsteifigkeit vom Stößel längs und quer, was sich positiv auf die Standzeiten vom Stanzwerkzeug auswirkt. Der Hochleistungs-Stanzautomat BSTA BF ist das Er- Der Bruderer- Hochleistungs- Stanzautomat BSTA BF ist vorläufig die Obergrenze bei Stanzautomaten mit agesamtansicht, b vier Drucksäulen und c dem Werkzeug- Einbauraum mit 2500 mm Länge. a Bilder: Bruderer b c 22 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

23 STANZEN UMFORMTECHNIK gebnis aus jahrelanger Erfahrung und Ingenieursarbeit. Bei genauer Betrachtung kann der Fachmann leicht erkennen, dass auch den unscheinbaren kleinen Sachen höchste Bedeutung beigemessen wurde. Denn auch bei einem Giganten, wie dem BSTA 2500 mit 65 t Lebendgewicht gilt: Das schlechteste Glied in der Kette ist verantwortlich für die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer jedes Hochleistungs-Stanzautomaten. Wie bereits erwähnt, waren die heutigen Marktbedürfnisse ausschlaggebend für die Entwicklung eines neuen Hochleistungs-Stanzautomaten mit einer Nennkraft von 2500 kn. Die Forderungen wurden von den Kunden und deren Aufgaben klar definiert:höchste Kippsteifigkeit vom Stößel in allen Richtungen, große Werkzeug-Einbauöffnung bei maximalen Hubzahlen und konstante UT-Genauigkeit vom Stößel in allen Betriebsgeschwindigkeiten. Sicherheit durch großen Abstand der Drucksäulen FAZIT Mit dem Hochleistungsstanzautomaten BSTA BF und 2500 kn Stanzkraft baut Bruderer die bislang größte Maschine Derartige Leistungen werden vor allem in der Fertigung von Rotor- und Statorblechen für den Elektromotorenbau verlangt Das Doppel-Triebwerk bietet dabei die Vorteile, wie sie von einer klassischen Querwellen-Hebelmaschine bekannt sind, inklusive zusätzlicher Vorteile für einen erweiterten Kundennutzen. Der Hochleistungs-Stanzautomat mit einem Werkzeug- Einbauraum von 2500 mm ist in verschiedenen Festhubvarianten erhältlich, die von 16 bis 60 mm reichen. Mit einer Hubhöhe von 16 mm wird eine maximale Hubzahl von 750 H/min. erreicht. Das Maschinentriebwerk zeichnet sich insbesonderedurch einen großen Stützabstand der vier Drucksäulen sowohl längs als auch quer aus. Dadurch wird bei außermittiger Stanzbelastung höchste Kippsteifigkeit in allen Richtungen erreicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Stanzmaschinen weist das Gesamt-Lagerspiel des BSTA BF einen Bruchteil der bisher bekannten Werte in dieser Tonnage auf. Standardmäßig wird auch bei diesem Automat die dynamische und geschwindigkeitsabhängige Stößelkorrektur eingesetzt, welche die UT-Lage des Stößels in allen Betriebszuständen konstant hält. Dadurch werden alle thermischen Einflüsse während des Stanzprozesses ausgeglichen. Daraus entsteht eine hohe Teilegenauigkeit und eine verlängerte Werkzeug-Standzeit. Praktisch ist der neue Stanzautomat für alle Stanzbereiche geeignet. Die besonderen Anwendungsgebiete für den BSTA BF sind jedoch die Produktionen von Elektromotoren,Transformatoren,Kettenlaschen,Münzen,Sicherheitsringe,Schraubensicherungs-Elemente,Stanzgitter,Beschläge sowie Wälz- und Kugellager. Mit dem neuen Bandvorschub BBV450 kann der Nutzen eines leistungsfähigen Stanzautomaten noch weiter gesteigert werden. Dabei kann der Walzenvorschub für Vorschublängen bis 500 mm sehr universell für dünne Bleche wie auch für dickere Materialstärken bis 12 mm eingesetzt Bruderer AG, Stanzautomaten werden. MM DIE ZUKUNFT NIMMT FORMEN AN Sie haben sich über jedes einzelne Detail ihres neuen Produktes Gedanken gemacht und suchen jetzt die perfekte fügetechnische Lösung? HENROB bietet Ihnen Präzision und Perfektion bis hin ins kleinste Detail Ihrer Fertigung. Mit HENROB Stanzniettechnik. Mit der Kunst, sowohl artgleiche als auch unterschiedliche Werkstoffe ohne Wärmeeinbringung sicher fügen zu können. Bei HENROB wird auch hochfestes Aluminium stanzgenietet. Die Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten der Stanzniettechnik erstreckt sich über eine große Palette an fügbaren Werkstoffen.HENROB bietet fügetechnische Lösungen zum PRÄZISION BIS INS KLEINSTE DETAIL Thema Leichtbau z. B. beim Einsatz von höherfesten Stählen, bei der Hybridbauweise oder bei mehrlagigen Verbindungen in einer Qualität, die überzeugt. HENROB bietet innovative Verarbeitungskonzepte zum prozesssicheren und rationellen Fügen von Bauteilen in Mischbauweise, Fügen von höherfesten Werkstoffen und Verbinden von Aluminium. Von der manuellen Fertigung bis hin zur vollautomatisierten Großserie. Besuchen Sie uns auf der Südblech in Sinsheim vom Halle 6 / Stand 6211 HENROB GMBH OSTSTRASSE HERFORD TELEFON 05221/ TELEFAX Vorteile und Kostenreduzierung durch Drylub WA 03 T: Schmierstoffreduzierung von mehr als 50% geringe Auftragsmengen von 0,1-0,5 g/m 2 keine umweltbelastende Abfälle geringe Unfallgefahr, da Boden- und Maschinenumfeld durch Abtropfen nicht mehr verschmutzt werden. Platinen sind schweißbar, lackierbar und lierbar -ganz ohne Entfettung Platinen sind sofort stapelbar, da die Trocknungszeit nur minimal ist verlängert die Standzeit der eingesetzten Werkzeuge MM FOKUS Produktionstechnik 1/

24 UMFORMTECHNIK STANZTECHNIK Raumwunder Neue Stanzmaschinen-Baureihe bietet auch für große Werkzeuge viel Platz REINHOLD MERKEL Der in den letzten zwei Jahren allgemein stagnierende Markt für Schnellstanzautomaten hat bei den Maschinenbauern freie Kapazitäten geschaffen, um die bereits schon hoch entwickelten Pressenkonzepte noch weiter zu verbessern. Insbesondere wurden Werkzeugbauraum, die Werkzeugstandzeit, Antriebskonzepte und Steuerungen von den Entwicklungsingenieuren unter die Lupe genommen. Bei der Raster Maschinen GmbH aus Ötisheim mündeten die Entwicklungsarbeiten in eine neue die RST-Baureihe. Was sich dahinter verbirgt ist ein 1250-kN- Hochleistungs-Stanzautomat mit einer Hubleistung von 700 H/min, Reinhold Merkel ist Vertriebsleiter der Raster Maschinen GmbH in Ötisheim. Weitere Informationen:Reinhold Merkel, Tel. ( ) , merkel@raster-maschinen.de mit Walzenvorschub und integriertem Schallschutz. Ausschlaggebend für die Neuentwicklung der RST-Baureihe (RST = Raster-Stanz-Technik) war der Trend, immer länger werdende Werkzeuge in den Stanzautomaten unterbringen zu müssen und dabei gleichzeitig noch höhere Führungsgenauigkeiten zu erzielen. Größerer Bauraum für längere Werkzeuge Bild 1: Viel Platz für Werkzeuge, verbesserte Antriebstechniken und eine moderne, bedienerfreundliche Steuerungsund Rüsttechnik das sind die Attribute durch die sich heutige Stanzautomaten besonders auszeichnen. Unter diesen Vorgaben kristallisierte sich bei der RST-Baureihe ein Tonnagebereich von 400 bis 2000 kn mit Tischlängen von 800 bis 2000 mm heraus. Das Grundkonzept und der technische Aufbau ist bei allen Maschinen dieser Baureihe durchgehend identisch. Als herausragende Standards erweisen sich dabei die Gusskonstruktion mit Längswellentriebwerk und mitlaufenden Führungssäulen. Wichtig für den Anwender ist, dass damit eine konstant hohe Teilequalität und Werkzeugstandzeit erreicht wird. Als besondere konstruktive Merkmale erweisen sich die weit auseinander liegenden Pleuel, die entsprechend der Tischlänge angeordnet sind, sowie mitlaufende wälzgelagerte Führungssäulen, die Garant für kleinstmögliche Kippmomente sind. Darüber hinaus wurde auch den thermischen Einflüssen Rechnung getragen. So sind die Maschinen mit einem Temperaturausgleich ausgestattet, um die UT- Lage(UT = Unterer Totpunkt) stabil zu halten. Korrekturen der Stößellage sind während des Laufes der Maschine in Schritten von 0,01mmmöglich. Bei der Antriebstechnik setzt Raster auf die Längswellentechnik. Diese zeichnet sich vor allem durch die Bestückung mit vollrolligen Wälzlagern aus, wodurch die beste Voraussetzung für einen maßgeschneiderten Einsatz des Stanzautomaten gegeben ist. So kann der Kunde unter verschiedenen Antriebskonzeptionen für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche mit Ausgleichder rotierenden und oszillierenden Massen wählen. Ab einer Presskraft von 1000 kn stehen zwei Varianten von Planetengetrieben mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsstufen zur Verfügung. Eine Besonderheit und Innovation ist das großflächige Touch- Panel, hinter dem sich ein hochwertiges PC-System befindet. Dieses gilt als Kernstück der neuen PC-Steuerung, die für alleraster- 24 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

25 STANZTECHNIK UMFORMTECHNIK Bild 2: Immer länger werdende Werkzeuge benötigen viel Bauraum. Dieser wurde bei der RST- Baureihe von Raster besonders üppig ausgelegt. Bilder: Raster Stanzautomaten übernommen wurde. Mit der selbsterklärenden Visualisierung ist eine intuitive Maschinenbedienung möglich. Der Maschinenbediener hat künftig leichtes Spiel Damit können Bedienung und Einstellung der Maschine nach kurzer Einweisung durch den Bediener problemlos ausgeführt werden. Das ausgefeilte Bediener- Informationskonzept mit integrierten Hilfe- Fenstern, geführter Einstellwerteingabe sowie Diagnose-Informationen bei FAZIT Störungen, unterstützt den Maschinenbediener in jeder Situation. Als Neuheit bei Pressensteuerungen bietet der Umrüstassistent darüber hinaus die Option einer Schritt-für- Schritt-Bedienerführung beim Umrüsten und Einstellen der Maschine. Die Basis für effektives und fehlerfreies Umrüsten bilden mehr als 1000 gespeicherte Werkzeug- und Auftragsdatensätze, die zusätzlich noch durch frei bearbeitbare, vom Bediener einzugebende Textinformationsdateien ergänzt werden können. Über ein PC-Netzwerk ist Stanzmaschinen-Entwickler nutzen den momentan stagnierenden Markt, um die Maschinen noch besser und bedienerfreundlicher zu machen Im Focus der Verbesserungen stehen vor allem der Werkzeugbauraum sowie die Antriebsund Steuerungstechnik Neue Steuerungen steigern die Maschinen-Flexibilität und tragen zudem zu einer einfacheren Bedienerführung bei auch eine externe Bearbeitung und Speicherung zum Beispielaus der Arbeitsvorbereitung möglich. Fehler-Diagnose und -Protokollierung für eine einfache und schnelle Störbehebung, Prozesskontrolle für Werkzeug und Presskraft für eine sichere Produktion wurden ebenso integriert wie ein Wartungskontrollsystem, das nicht nur die Wartungsintervalle anzeigt, sondern auch imgraphi- schen Wartungsplan diebetreffen- den Stellen markiert, alle erforderlichen Informationen bereitstellt und somit das Personal entlastet. Als Basis für die Steuerung werden elektronische Komponenten aus dem System Siemens Simatic eingesetzt. Zudem zeigt sich das offene modulare Konzept als hoch flexibel für Erweiterungen und die Möglichkeit periphere Anlagen und Automatisierungseinrichtungen über Feldbus oder PC-typische Schnittstellenmit wenigaufwand zu verknüpfen. MM Raster Maschinen GmbH, Ötisheim

26 UMFORMTECHNIK KONSTRUKTION Ein mit SPI-Blech Inventor konstruiertes Bauteil, wobei schon während der Konstruktion der Zugriff auf die sich durch den Biegeprozess ergebenden Fertigungsradien möglich ist. Bilder: SPI Gute Verbindung Mit der Tops-600-Schnittstelle von der Konstruktion direkt an die Biegemaschine Die SPI-Tops-600- Schnittstelle erlaubt die Verwendung von Material- und Biegeprozessinformationen von Tops während der Konstruktion mit AutoCAD, Mechanical Desktop oder Autodesk Inventor. Autocad Mechanical Desktop Autodesk Inventor SPI-Blech Lösung SPI-Tops Schnittstelle CHRISTIAN BURDORF Tops 600 Material- und Biegeprozessinformationen Biegewerkzeuge, Abkantfaktoren und Fertigungsradien Spätestens zum Zeitpunkt der letzten Euroblech im Oktober 2002 in Hannover wurde jedem Blechverarbeiter die Bedeutung des Datentransfers innerhalb der Prozesskette Blech klar. Gezeigt wurde dies eindrucksvoll an der von Trumpf in Ditzingen Christian Burdorf ist Leiter Marketing bei SPI Systemberatung GmbH in Ahrensburg, Tel. ( ) 70 60, Vollkompatible Abwicklung NC Vorbereitung entwickelten und vorgestellten Bend-Master-Lösung. Nun hat der Ahrensburger Systemanbieter SPI eine neue FAZIT Software-Lösung entwickelt, die besonders bei Anwendern von Trumpf-Biegemaschinen (Trumabend) auf starkes Interesse stoßen dürfte. Die neue SPI-Tops- 600-Schnittstelle ist ein Zusatzmodul für die bekannten SPI- Blech-Applikationen für die bekannten CAD-Anwendungen Autocad, Mechanical Desktop und Autodesk Inventor. Im Grunde genommen weiß jeder Blech-Konstrukteur, dass beispielsweise ein Zuschnitt nicht mit beliebig kleinem Innenradius gebogen werden kann. Der Wert für diesen Radius hängt unter ande- Die Prozesskette Blech verlangt kurze und sichere Datenwege Mit der Übernahme digitaler Daten aus der CAD-Anwendung werden Maschinenstillstandszeiten reduziert rem vom Material und von der Kombination Ober- und Unterwerkzeug ab. Entsprechend müssen Verkürzungsfaktoren in die Berechnung der Gestreckten Länge eines Zuschnitts einfließen. Vor allem diese Effekte muss ein Konstrukteur berücksichtigen, wenn das CAD System die exakte Abwicklung für ein Bauteil berechnet. Dies setzt jedoch einen funktionierenden, umfassenden und präzisen Informationsfluss zwischen den beteiligten Bereichen voraus. In vielen Unternehmen wird die NC-Programmierung direkt per Eingabe an der Biegemaschine ausgeführt. Kostengünstiger ist jedoch die in die Arbeitsvorbereitung ausgelagerte Programmie- 26 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

27 KONSTRUKTION UMFORMTECHNIK STECKBRIEF SPI als zertifizierter Partner SPI entwickelt und vertreibt CAD- und EDM/PDM-Software von Einstiegslösungen bis hin zu professionellen und umfangreichen Systemen für alle Industriebereiche. Zu den Kernkompetenzen zählen Consulting, Systemintegration, Implementation, Schulung und Support. Im CAD-Sektor hat sich SPI mit M-CAD-Lösungen für Blechkonstruktion und -abwicklung, Biegesimualtion, CAD-Zeichnungsverwaltung, Normteile und Formenbau einen Namen gemacht. SPI ist AICP zertifizierter Partner von Autodesk,Partner von SolidWorks sowie Partner von AIM systems. und um ohr und echner wer- MM verwendet den. rung und anschließende digitale Übergabe der fertigen NC-Programme an die Fertigung. Maschinenstillstandszeiten können so weiter reduziert werden. Mit der SPI-Schnittstelle steht nun ein weiteres Glied in der Prozesskette Blech zur Verfügung, das eine enge Zusammenarbeit zwischen Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung unterstützt. Die SPI-Tops-600-Schnittstelle erlaubt es, sowohl Material- und Biegeprozessinformationen als auch Informationen der Abkantfaktoren sowie die Fertigungsradien von Tops in die Materialverwaltung des SPI-Blech-Programms einzulesen und während der Konstruktion mit Autocad, Mechanical Desktop oder Autodesk Inventor zu verwenden. So ist es beispielsweise bereits während der Modellierung möglich, Biegewerkzeuge, die bereits definiert sind, festzulegen. Auf diese Weise ist der Zugriff auf die sich durch den Biegeprozess ergebenden Fertigungsradien schon während des Konstruktionsprozesses möglich. Die Abwicklung wird dabei kompatibel zu den Berechnungsmethoden des NC-Programms erstellt und enthält alle Prozessdaten für den Biegeprozess. Sie kann direkt in Tops 600 eingelesen werden. In dieser Software stehen dann alle während der Konstruktion verwendeten Biegeinformationen des entsprechenden Bauteils oder der Baugruppe (erweitertes DXF- Format mit Öffnungswinkel,Radius,Biegewerkzeugkombination und Biegetechnik) zur Verfügung. Die fehleranfällige Mehrfacheingabe von Technologiedaten wird damit ausgeschlossen. Eine so erstellte Abwicklung kann in der Arbeitsvorbereitung mit Tops unmittel- bar zur Simulation und NC-Code-Generierung SPI Systemberatung, Programmierung, Industrie-Elektronik GmbH TUBE Duesseldorf 2004 / 3F 06 Dann wird dieser Schmierstoff nicht nur Ihre Kinder begeistern! Denn wir haben mit unserem revolutionären Drylub WA 03 T einen sehr umweltverträglichen Schmierstoff herstellen können, der keine giftigen und toxischen Schadstoffe enthält, sowie Chlor-, Schwefel- und Schwermetallfrei ist - ein Sieg für die Umwelt, ein Sieg für unsere Zukunft! MM FOKUS Produktionstechnik 1/

28 UMFORMTECHNIK VERBINDUNGSTECHNIK Bei einem quer zum Spalt pendelndem Laserstrahl wird während des Prozesses das aufgeschmolzene Randmaterial der Profile zum Füllen des Spaltes verwendet. Pendelnder Lichtstrahl Das Laserschweißen mit Pendelnaht reduziert den Verzug bei Seitenwandstrukturen für Schienenfahrzeuge HEINZ HAFERKAMP UND ANDERE Seit einigen Jahren werden zunehmend Schienenfahrzeuge in Integralbauweise aus Aluminiumstrangpressprofilen gefertigt. Dieses Herstellungsverfahren ist zum einen aufgrund Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h.mult. Heinz Haferkamp ist Vorstandsmitglied des LaserZentrumsHannovere.V. Dr.-Ing. Andreas Ostendorf ist geschäftsführendes Vorstandsmitglied. Dr.-Ing. Jens Bunte und Dipl.-Ing. Bernd Block sind wissenschaftliche Mitarbeiter. Dr.-Ing. Pino Cordini und Dr.-Ing. Axel Bormann waren am LZH tätig. Weitere Informationen:Bernd Block,Tel. (05 11) , Fax (05 11) der teuren Halbzeuge kostenintensiv und bietet zum anderen durch die begrenzte Profilvielfalt eine geringe geometrische Flexibilität im Wagenkastenaufbau. Im Rahmen eines mit Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung und der Studiengesellschaft Stahlanwendung geförderten Verbundforschungsprojektes wurde untersucht, welche Potenziale die Lasertechnik bietet, um die Konkurrenzfähigkeit von Schienenfahrzeugen in Differentialbauweise aus Stahl zu erhöhen. In Zusammenarbeit zwischen der Alstom-Linke-Hofmann-Busch GmbH in Salzgitter und dem Laser Zentrum Hannover wurde eine lasergestützte Fügetechnik zur Herstellung von Edelstahlseitenwandstrukturen für Schienenfahrzeuge entwickelt. Die Strukturen sind in Differentialbauweise aufgebaut. Die Seitenwände bestehen aus Profilgerippen,auf die die Außenhautbleche aufgeschweißt werden (Bild 1). Im Gegensatz zum ähnlichen Omnibusaufbau trägt dabei die Außenhaut im Schubverband mit der Gerippestruktur mit. Die Gerippeunterstruktur besteht größtenteils aus abgekanteten Blechprofilen. 28 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

29 VERBINDUNGSTECHNIK UMFORMTECHNIK Das konventionell eingesetzte Metallschutzgas- und Widerstandspunktschweißen führt besonders auf der sichtbaren Außenseite zu Verwerfungen und lokalen Oberflächeneindrücken, die nur durch aufwändige, personalintensive Nacharbeit minimiert werden können. Die großen Einzelfelder zwischen den Profilen führen zu Beulproblemen. Diese werden durch die Wahl dickerer als unter Beanspruchungsgesichtspunkten erforderlicher Bleche oder durch auf der Innenseite applizierte Verstärkungen gemindert. MIG-Schweißen verursacht Verzüge an Außenblechen Weil bei Schienenfahrzeugen nur eine spachtelarme Bearbeitung zum Verbessern der Oberflächen eingesetzt wird, ist ein sehr hoher Nacharbeitsaufwand erforderlich, um für die Lackierung taugliche Bild 1: Die Seitenwände der Schienenfahrzeuge bestehen aus Profilen, auf die Bleche aufgeschweißt werden. Oberflächen zu erzielen. Ein wesentlicher Störfaktor ist der Wärmeeintrag bedingt durch das MIG-Schweißen der Gerippeunterstruktur. Dieses verursacht Verwerfungen und Verzüge durch den eintretenden Schweißschrumpf, die sich bis in die Außenbeblechung auswirken. Als Standardwerkstoff wird für den Wagenkasten zum Beispiel eingesetzt, der ausreichend korrosionshemmende Eigenschaften aufweist. Wenn die Schienenfahrzeuge in korrosiveren Umgebun- FAZIT gen wie Hafenstädten betrieben werden, kommen die nichtrostenden Werkstoffe oder der höherfeste zum Einsatz. Im Zuge der Entwicklung von Hochleistungslasern imkilowatt-bereich werden zunehmend Lasersysteme zur Materialbearbeitung eingesetzt. Das Verfahren des Laserstrahlschweißens ist bereits aufgrund der positiven Nahteigenschaften für viele Applikationen in der Industrie im Einsatz. Es bietet Laserstrahl ersetzt das MIG- und Punktschweißen beim Fertigen von Schienenfahrzeugen Geringerer Verzug und bessere Nahtoberfläche reduziert die Nacharbeit Integrierter Scanner ermöglicht Pendelnaht

30 UMFORMTECHNIK VERBINDUNGSTECHNIK Bild 2: Bei den Stichnähten zwischen Profil und Außenhaut entsteht keine sichtbare Nahtwurzel. Bild 3: Kontur der Laser-Pendelnaht. wesentliche Vorteile für das Verbinden hochlegierter Werkstoffe aufgrund seiner hohen Energiedichte und der sehr kurzen Aufheiz- und Abkühlraten, die zu eng begrenzten Ausmaßen der Schmelz- und Wärmeeinflusszonen führen und weiterhin kleine Schmelzvolumina ermöglichen. Durch die hohen Schweißgeschwindigkeiten bleibt die Wärmebelastung und damit der VerzugimBauteil sehr gering. Das Laserschweißen ermöglicht im Vergleich zu den konventionellen Verfahren des MIG- oder Widerstandspunktschweißens besondere Freiheiten hinsichtlich der Gestaltung neuer Verbindungsarten. Mehrlagige Blechstrukturen, die nur einseitig zugänglich sind, können mit dem Tiefschweißeffekt verbunden werden. Mit geringem Aufwand an Spanntechnik sind auch Schweißnähte bei größeren Spalttoleranzen zwischen den Blechen realisierbar. Die Spalten lassen sich auf einfache Weise mit einer am Schweißkopf adaptierten Andruckrolle kompensieren. Dabei sind Überlappverbindungen mit einer definierten Einschweißung ins untere Blech möglich. Beim Einsatz dieses Verfahrens zum Verbinden von Profil und Glattblech entsteht keine sichtbare Nahtwurzel, die die Waggonaußenseite beeinflusst. Die Einschweißtiefe lässt sich in Abhängigkeit von der Blechstärkenkombination individuell anpassen. Entsprechende gerade Steppnähte sind in Bild 2 dargestellt. Einschweißtiefe lässt sich individuell anpassen Durch die senkrechte Einstrahlung zur Blechoberfläche müssen sehr raumsparende, schmal bauende Bearbeitungsköpfe eingesetzt werden, mit denen auch Engstellen wie Profilknoten zugänglich sind. Die bei der Ausnutzung des Tiefschweißeffektes niedrige eingebrachte Streckenenergie führt zu deutlich geringeren makroskopischen Verzügen. Aufder Außenblechseite zeigen diese Nähte eine im Vergleich zum Widerstandspunktschweißen geringere Verformung und ein deutlich geringeres Auftreten von Anlauffarben. Als Verzug tritt jedoch senkrecht zur Schweißnaht eine lokale Knickung im Blech auf. Die weiteren Untersuchungen zum Fügen der Überlappverbindung konzentrierten sich deshalb auf die Optimierung der Nahtgeometrie hinsichtlich des Verzuges und der Festigkeit. Versuche mit einem quer zur Vorschubrichtung um mehrere Millimeter oszillierenden Laserstrahl erbrachten die besten Ergebnisse. Bild 3 zeigt eine entsprechende Pendelnaht- Kontur. Die Pendelbewegung wird hierbei durch einen im Bearbeitungskopf integrierten Scanner erzeugt. Durch das Oszillieren entsteht ein der Naht vorlaufender Wärmehof, in welchem das Material soweit erwärmt wird, dass die Laserleistung reduziert werden kann. Durch die geringere Streckenenergie und die aus der Nahtform resultierende teilweise Kompensation von Eigenspannungen reduzieren sich gleichzeitig die Verzüge auf der Nahtrückseite. Der Scanner ist platzsparend an den Bearbeitungskopf adaptiert, sodass es keine Einschränkungen in der Zugänglichkeit der zu fügenden Bauteile gibt. Bei der ersten Umsetzung des Verfahrens in den Rohbaufertigungsprozess konnte die auf das Widerstandspunktschweißen ausgerichtete Konstruktion der Seitenwand beibehalten werden. An höherbelasteten Stellen wurde die Geometrie der Pendelnähtederart angepasst, dass eine ausreichende Verbindungsfestigkeit erreicht wurde. Laserstrahlschweißen der Unterstrukturknoten Die Durchdringungsknoten zwischen den einzelnen Profilen werden in einem Stecksystem (Bild 4) realisiert. Die Fügestellen im Knoten sind geometriebedingt nur einseitig zugänglich. Wegen der Länge der zu fügenden Einzelprofile lassen sich trotz eines hohen Fertigungsaufwands in den Knoten auftretende Spalte nicht vollständig vermeiden. Beim konventionell eingesetzten MIG-Schweißen entstehen Nahtüberhöhungen mit steilen Nahtflanken, die bei dynamischer Belastung durch ihre geometrische Kerbwirkung die Festigkeit der Verbindung herabsetzen. Sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Spaltfüllung und der Positioniertoleranz des Lasers zeigt ein quer zum Spalt pendelnder La- 30 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

31 Bilder: LZH Bild 4:Die Durchdringungsknoten zwischen den Profilen werden durch ein Stecksystem erreicht. serstrahl. Während des Prozesses wird das aufgeschmolzene Randmaterial der Profile zum Füllen des Spaltes verwendet. Dadurch entsteht bei optimaler Wurzelausbildung nur ein geringer Nahteinfall, der die Schwingfestigkeit nicht signifikant beeinflusst. Für die Bemessung von Schweißnähten an Schienenfahrzeugen müssen rechnerische und experimentelle Festigkeitsnachweise erbracht werden. Für das Laserstrahlschweißen im Wagenkastenbau existieren noch keine Erfahrungswerte, um den Festigkeitsnachweis für die Verbindung zwischen Profilstruktur und Wagenaußenhaut durchführen zu können. Daher wurde ein Festigkeitsvergleichder konventionellen Widerstandspunkte mit gependelten Laserschweißnähten durchgeführt. Durch die systematische Anpassung der Nahtgeometrie wurden die statischen und dynamischen Festigkeiten herkömmlich verwendeter Widerstandsschweißpunkte erreicht und übertroffen. Beim Vergleich von MIG- und lasergeschweißten Flanschnähten (I-Naht)imProfilknoten zeigten die Lasernähte eine erhöhte dynamische Festigkeit, die auf deutlich verminderte geometrische Kerben gegenüber dem MIG- Schweißen zurückzuführen ist. Es wurde in diesem Projekt gezeigt, dass eine effiziente Fügetechnik Potenziale zu kostengünstigen Fertigungsprozessen bei verbesserten Produkteigenschaften bietet. Das Laserstrahlschweißen hat hiermit bei der Fertigung von Schienenfahrzeugwagenkästen aus Stahl Einzug gehalten. Durch den Einsatz der Lasertechnik ist es möglich, die Verzüge in der Struktur von Schienenfahrzeugen aus Stahl zu vermindern. Der Aufwand an intensiver Nacharbeit lässt sich reduzieren. Aufgrund der deutlichen wirtschaftlichen und technischen Vorteile des Verfahrens wurde noch während des Projektes das Zulassungsverfahren für die Serienfertigung erfolgreich abgeschlossen. Inzwischen werden in großem Umfang die Seitenwandstrukturen von Edelstahlwagenkästen bei Alstom-LHB mit dem entwickelten Laserstrahlschweißverfahren gefertigt. MM...also, lassen Sie uns ein erstes Signal setzen! Nehmen Sie Verbindung mit uns auf: So können Sie von uns alles bis ins Detail erfahren - melden Sie sich einfach bei: RAZIOL Zibulla &Sohn GmbH Hagener Str D Iserlohn Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) raziol@raziol.de Internet: MM FOKUS Produktionstechnik 1/

32 UMFORMTECHNIK KONSTRUKTION Karosserieteile moderner Pkw unterliegen immer kürzeren Entwicklungszyklen, die nur durch simultanes Arbeiten in allen Entstehungsphasen erreicht werden. Bild: DaimlerChrysler Geschwindigkeitsrausch Die schnelle Produktentwicklung von Karosserieformteilen mit Simulationstechnik THOMAS SCHÖNBACH, VOLKER STEININGER UND WALDEMAR KUBLI Mit der Entwicklung der Computertechnik und dem Einsatz der verschiedensten CA-Techniken im Automobilbau hat sich auch die Umformsimulation innerhalb der letzten Jahre als Hilfsmittel bei der Entwicklung und Fertigungsplanung von Karosserieteilen etabliert. Man unterscheidet heute grundsätzlich die Einschrittverfahren und die inkrementellen Verfahren. In der Konzeptphase der Fahrzeugentwicklung und in der Karosseriekonstruktion kommen überwiegend die Einschrittverfahren zum Einsatz (Bild 1). Diese Thomas Schönbach, Dr. Volker Steininger und Dr. Waldemar Kubli sind Mitarbeiter der Autoform Engineering GmbH in CH Zürich. Weitere Informationen: Dr. Volker Steininger,Tel. ( ) , Verfahren simulieren die Umformung vom ebenen Blechzuschnitt in das fertige Bauteil in einem Schritt und ermöglichen, die Herstellbarkeit während der Konzeptentwicklung und Konstruktion abzusichern. Als Eingabedaten kommen sie außer den Werkstoffkennwerten mit der Geometrie des Blechbauteils aus; der Einfluss der Ankonstruktion und des Blechhalters wirddurch Rückhaltekräfte modelliert. Als Ergebnisse liefern sie unter anderem die Verteilung der Blechdicke und der Kaltverfestigung auf der Bauteilgeometrie sowie Aussagen bezüglich Materialversagen bei der Umformung. Ein entscheidender Vorteil ist die äußerst kurze Rechenzeit im Sekunden- bis Minutenbereich. Somit lassen sich schon auf Basis der Bauteilgeometrie konstruktionsbegleitend Aussagen über die Herstellbarkeit machen. Zudem führt die Berücksichtigung der Dickenverteilung und Kaltverfestigung aus der Umformung zu einer verbesserten Voraussage des Crashverhaltens und anderer Eigenschaften des fertigen Bauteils. Selbst komplexe Phänomene sind exakt vorhersagbar Im Gegensatz zu den Einschrittverfahren bilden die inkrementellen Verfahren den gesamten Umformprozess in allen Operationen eins zu eins ab, vom ebenen Blechzuschnitt bis zum fertigen Karosserieteil. Inkrementelle Verfahren sind in der Lage,alle nichtlinearen Effekte wie der wechselnde Kontakt mit den Werkzeugen, die Reibung und die sich ändernde Materialbeanspruchung zu berücksichtigen. Dies ist auch Voraussetzung, um komplexe Phänomene wie 32 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

33 KONSTRUKTION UMFORMTECHNIK FAZIT Die Entwicklung einer Karosserie für einen modernen Pkw ist von immer kürzeren Entwicklungszyklen gekennzeichnet Schnelligkeit ist nur durch simultanes Arbeiten im Prototypenbau, im Werkzeugbau und in der Fertigung zu erreichen zum Beispiel Faltenbildung und Rückfederung genau vorhersagen zu können. Für die inkrementelle Simulation muss eine CAD-Beschreibung aller Aktivflächen der Umformwerkzeuge vorliegen. Des Weiteren sind wesentliche Prozessparameter wie Schmierung, Betrag und Einleitung der Blechhalterkräfte, Gravitation, Zuschnitt und Lage der Platine im Werkzeug sowie die Werkzeugkinematik zu berücksichtigen. Inkrementelle Verfahren werden vorwiegend im Prototypen- und Werkzeugbau eingesetzt und ermöglichen, die Herstellung eines Blechteils in allen notwendigen Umform- und Beschnittoperationen abzusichern. Einen entscheidenden Einfluss auf Entwicklungszeit und -kosten hat der Zeitpunkt, zu dem fertigungstechnisch bedingte Änderungen in die Bauteilkonstruktion eingebracht werden. Je früher dies geschieht, um sogeringer sind die damit verbundenen Kosten. Daher ist es sinnvoll, die umformtechnische Analyse der Herstellbarkeit der Blechteile konstruktionsbegleitend zu betreiben und damit so früh wie möglich zu beginnen. Mit dem Einschrittverfahren Auto-Form-One-Step erhält der Konstrukteur innerhalb weniger Minuten Aussagen bezüglich Blechdickenverteilung, Rissen und Falten in seinem ersten Konstruktionsentwurf (Bild 1).Außer der eigentlichen Analyse erlaubt diese Software, die Bauteilgeometrie in den Bereichen mit Materialversagen zu ändern und sofort wieder auf die Umformbarkeit hin zu überprüfen. Somit wirdfür die Machbarkeitsanalyse der zeitaufwendige Weg über Schnittstellen zum CAD-System vermieden und erst nach Abschluss der Variantenberechnungen die dann fertige Geometrie übergeben. Gemeinsam mit dem Werkzeugbauer ist jetzt auch schon eine erste Analyse und Optimierung der Bauteilgeometrie bezüglich des Beschnitts möglich(bild 1). Ein weiterer Vorteil der Software ist die Bild 1: Optimierung eines Blechteils in Bezug auf die Herstellbarkeit mit Hilfe integrierter Softwaremodule für die geometrische Beschnittanalyse, Umformanalyse und Minimierung des Materialeinsatzes. MEHR MARKTANTEILE GEWINNEN! mit neuen Profilkonzepten und Verfahren für die Herstellung von einzigartigen Profilen und Rohren DREISTERN GmbH & Co. KG, Wiechser Straße 9, Schopfheim/Germany,Fon: +49/7622/391-0, PU-geschäumte Profile Hochfeste Profile Komplexe Formen Lackierte Profile Einbaufertige Profile

34 UMFORMTECHNIK KONSTRUKTION Bilder: AutoForm Bild 2: Ausgehend von der Bauteilgeometrie wird innerhalb weniger Minuten ein erstes Werkzeugkonzept erstellt und mit dem integrierten inkrementellen Solver überprüft. ein zuverlässiger Partner für kompetente Blechfertigung!!!!! NEU!!!!! NEU!!!!! CNC-LASERSCHNEIDEN 2 6 m(oxydfrei) Stahl VA Alu bis 25 mm bis 20 mm bis 12 mm CNC-Stanzen mm CNC-Abkanten L max =5500 mm 320 Tonnen Presskraft Komplettbaugruppen Oberfläche OTTO WÖHR GmbH Postfach 1151 D Friolzheim Telefon: / Telefax: / info@woehr.de vollständige Parametrisierung der vorgenommenen Geometrieänderungen. Durch Optimierung der Parameter kann die Bauteilgeometrie im Zusammenspiel mit Auto-Form-Optimizer, einem integrierten numerischen Optimierer, automatisch den umformtechnischen Anforderungen angepasst werden. Damit hat der Fahrzeugkonstrukteur, welcher in der Regel kein detailliertes umformtechnisches Wissen mitbringt(und für den Einsatz von Einschrittverfahren auch nicht benötigt), ein effektives Werkzeug inder Hand, um seine Konstruktion bezüglich der Herstellbarkeit zu optimieren. Resultat eines solchen Optimierungsprozesses ist eine Bauteilgeometrie mit weitgehend abgesicherter Machbarkeit für das jeweils eingesetzte Material. Parallel zur Machbarkeitsanalyse können mit Auto-Form-One- Step bereits Aussagen zum Materialeinsatz und damit zu den Materialkosten für das Bauteil gemacht und je nach Anforderung diesbezügliche weitere Optimierungsschleifen angestoßen werden (Bild 1). Für Außenhautteile des Fahrzeugs mit höchsten Anforderungen an die Teilequalität genügt die Aussagekraft der Einschrittverfahren nicht. Dann ist es notwendig, auch schon in dieser frühen Phase der Karosserieentwicklung inkrementelle Verfahren der Umformsimulation einzusetzen. Mit Spezialsystemen für die Methodenplanung wie Auto-Form-Die-Designer wird die dazu notwendige Geometrie der Umformwerkzeuge ausgehend von der Bauteilgeometrie innerhalb weniger Minuten erstellt und anschließend eine inkrementelle Umformsimulation gestartet. Die Voraussetzung ist dabei die Zusammenarbeit von Teilekonstrukteur und Methodenplaner, weil die Erstellung der Werkzeuggeometrie auch mit Hilfe dieser Spezialsysteme fundierte Kenntnisse imwerkzeugbau erfordert. Konstruktion bezüglich der Herstellbarkeit optimieren Besonders im Prototypenbau ist man darauf angewiesen, die Umformwerkzeuge möglichst schnell und kostengünstig zu erstellen. Dazu bieten sich idealerweise Spezialsysteme für die Methodenplanung an: Mit AutoForm-Die-Designer kann innerhalb weniger Minuten auf Basis der CAD-Flächendaten des Blechteils ein voll parametrisiertes Werkzeugkonzept erstellt werden (Bild 2). Direkt anschließend wirdder Umformprozess in den Presswerkzeugen simuliert und optimiert. Die geringe Berechnungszeit für genaue inkrementelle Simulationen mit Auto-Form-Incremental ermöglicht die Beurteilung mehrerer Werkzeugkonzepte innerhalb eines Tages. Nach der Auswahl des besten Konzeptes können Modifikationen der Prozessparameter wie Blechhalterkraft,Schmierung, Ziehsicken oder Platinenform schnell undeinfach umgesetzt und auf ihre Wirkung hin überprüft werden. Durch die vollständige Parametrisierung von Auto- Form-Die-Designer können eventuelle Bauteiländerungen sehr schnell in die Umformwerkzeuge einfließen, und notwendige Änderungen der Werkzeuggeometrie lassen sich sehr einfach und effektiv vornehmen. Alle Veränderungen der Geometrie werden automatisch auf jedes mit dieser Geometrie erstellte Werkzeug übertragen und in der nächsten Simulation berücksichtigt. Das Wechselspiel von Geometrieänderung und Simulation entspricht dem Tryout des Prototypenwerkzeugs, nur dass es in diesem Fall im Computer durchgeführt wird und daher deutlich schneller und kostengünstiger ist. Eine elegante Möglichkeit, den Anwender von Routinearbeiten wie der Bestimmung der richtigen Blechhalterkraft oder der besten Ziehsicken zu entlasten,bietet der Einsatz von integrierten numerischen Optimierungsalgorithmen. Mit ihrer Hilfe können solche Prozessparameter automatisch so bestimmt werden, dass die besten Umformergebnisseerzielt werden (Bild 2). Sind mit Hilfe der Umformsimulation die optimale Werkzeuggeometrie gefunden und die besten Prozessparameter bestimmt, können diese Daten direkt für die Erstellung der Werkzeuge genutzt werden. Die Werkzeuggeometrie kann entweder direkt über den Weg von Standardschnittstellen gefräst oder in CAD-Systeme übernommen und dort weiterbearbeitet werden. Auch im Serienwerkzeugbau werden heute Spezialsysteme für die Methodenplanung wie Auto- Form-Die-Designer eingesetzt. Am besten wirddabei auf die Daten der seriennahen Prototypenwerkzeuge zurückgegriffen und diese den Erfordernissen der Serienwerkzeuge angepasst. Infolge der hohen Genauigkeitsanforderungen wirdder Umformprozess mit der inkrementellen Simulation überprüft. Im Unterschied zum Prototypenwerkzeug wird für 34 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

35 KONSTRUKTION UMFORMTECHNIK ein Serienwerkzeug der gesamte Prozess vom Einlegen der Platine über die Umformung und die Beschnittoperationen bis zur Rückfederung des Fertigteils simuliert. Für die Entwicklung des Karosserieteils ist es wichtig, dass diese vollständige Absicherung der Herstellbarkeit so früh wie möglich erfolgt, um Bauteilfunktion, -qualität und -machbarkeit gemeinsam zu betrachten und zu optimieren. Mit dem Trim-Werkzeug zur optimalen Sollkontur Der Einsatz von numerischen Optimierungstools für die Serienproduktion kann zum einen der Bestimmung von optimalen Prozessparametern dienen, oder aber durch gezielte Veränderung in der Produktion schwankender Parameter wie zum BeispielWerkstoffkennwerte,Reibung oder Blechdicke zur Bestimmung des Prozessfensters verwendet werden. Damit können Aussagen über die Robustheit des Herstellungsprozesses und den Einfluss dieser Parameter aufdas Bauteil gemacht und frühzeitig Maßnahmen eingeleitet werden, umdas Karosserieteil mit gleichbleibend hoher Qualität herzustellen. Um die Form von Beschnitten vor einer nachfolgenden Umformung so zu bestimmen, dass nach der Umformung eine bestimmte Sollkontur erzielt wird, kann die spezielle Optimierungssoftware Auto-Form-Trim eingesetzt werden. Auto-Form-Trim arbeitet analog der Vorgehensweise im Try-out. Dabei wirdder Beschnitt in Bereichen verkürzt, in denen das Bauteil nach der Umformung noch zu lang ist, und umgekehrt. Anschließend wird die Umformung erneut simuliert und die Abweichung von der Sollkontur überprüft. Diese Schleife wird so lange durchlaufen, bis eine bestimmte Toleranz zur Sollkontur unterschritten ist. Im Vergleich zur konventionellen Beschnittabwicklung im CAD- System ergeben sich dabei beträchtliche Zeiteinsparungen und Genauigkeitsvorteile im Bereich großer plastischer Dehnungen, so dass es hierdurch möglich ist,umform- und Beschnittwerkzeuge gleichzeitig und parallel zu entwickeln. Dies kann zu erhelblichen Einsparungen von mehreren Wochen führen. MM Autoform Engineering GmbH KAISER... weltweit und gut Spitzentechnologie der Stanztechnik Ein Unternehmen der BRUDERER- Gruppe Baureihe 150 KAISER Stanz-und Umformautomaten der Baureihe 150 decken die Presskräfte von 630 kn kn mit Tischlängen von mm ab. Universelle Einsatzmöglichkeiten, Zuverlässigkeit und Präzision bei komplizierten Stanz- und Umformaufgaben, bewährt im langjährigen Mehrschichtbetrieb, sind die herausragenden Merkmale dieser Baureihe. KAISER Transfersysteme Der neuentwickelte dreidimensionale Transfer ist in allen Achsen mit linearen Antrieben ausgestattet. Diese Antriebsvariante stellt eine Revolution innerhalb dieses Produktspektrums dar. OTTO KAISER GmbH Maschinenfabrik Gewerbestraße Bretten-Gölshausen Telefon 07252/ Fax Wir stellen aus: Messe Sinsheim Halle 1 Stand 1404 Materialtransport ohne Toleranzen Einsatz leistungsfähiger Linear-Direkt-Antriebe Modulares Baugruppen-Konzept Kurze Stützlängen der Transferschienen Klemm- und Bremselemente im Führungssystem jeder Linear-Direkt-Antriebseinheit Transferschienen-Führungen 6-fach spielfrei vorgespannt Absolut-Mess-Systeme Voll integriertes Gesamt-System Aktive Transferschiene (X-Achse) Frei programmierbar Optimale Bedienung und Visualisierung Teach-In-Funktionen Umformzentrum mit breiter Peripherie als Komplettanlage MM FOKUS Produktionstechnik 1/

36 UMFORMTECHNIK STANZTECHNIK Stanzereien, die mit spitzer Feder rechnen, schaffen sich mit einer überholten und modernisierten Stanzanlage einen modernen Maschinenpark. Unterm Strich gerechnet Chancen und Möglichkeiten für Stanzbetriebe mit niedrigen Investitionskosten eine moderne Fertigung aufzubauen MICHAEL BÖGLE Man kann engagiert und leidenschaftlich über die wirtschaftliche Lage lamentieren, die durch die jüngsten Steuermehrbelastungsentwürfe der Bundesregierung auch für die nächs-ten Jahre nicht besser werden wird. Einstellen muss man sich injedemfalldarauf. An erster Stelle betroffen ist der Investitionsbereich als Minenfeld Michael Bögle ist Geschäftsführer der Bögle Stanztechnik in Hilzingen. Tel. ( ) , sales@boeglestanztechnik.de für das produzierende Gewerbe. Wer seine Wettbewerbsfähigkeit erhalten und seine Marktposition sichern will, dem stellt sich nicht die Frage:Kaufja oder nein? Klug investiert, wer Vorhandenes optimiert. Und bei der Anschaffung von Schnellstanzautomaten bieten sich Unternehmern attraktive Möglichkeiten mit dem Erwerb einer überholten oder der Modernisierung einer vorhandenen Maschine. Es lässt sich auchganz pointiert formulieren:warumnicht mit erheblich geringerem finanziellen Aufwand eine Maschine anschaffen oder für weitaus weniger Geld eine vorhandene Maschine überholen und modernisieren, die: das Gleiche leistet wie eine neue, mit einer identischen Präzision arbeitet, wie neu aussieht. Einhaltung der Qualität als Grundvoraussetzung Die Teil- beziehungsweise Generalüberholung oder Modernisie- 36 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

37 STANZTECHNIK UMFORMTECHNIK SERVO WALZEN- VORSCHUBGERÄTE a b Bild 1: Aus Alt mach Neu ein Hochleistungs-Stanzautomat der Serie BSTA 25 (a) der nach vielen Jahren Produktionszeit generalüberholt und modernisiert (b) wurde. Mini Baureihe ULTRA Baureihe rung eines Schnellstanzautomaten ist nur dann wirtschaftlich attraktiv, wenn es sich um Maschinen aus dem obers-ten Qualitätssegment handelt. Nur äußerst wertstabile Schnellstanzautomaten mit vollkommenem Massenausgleich, für die über Jahrzehnte hinweg auch Ersatzteile verfügbar sind und die eine nachweisbar lange Lebensdauer aufweisen, sind als Alternative zum Kauf eines neuen Schnellstanzautomaten produktionstechnisch und betriebswirtschaftlich interessant. Zu den bekannten Marktführern in diesem obersten Qualitätssegment bei Schnellstanzautomaten gehört beispielsweisedas Schweizer Unternehmen Bruderer AG. Des Weiteren muss die Instandsetzung, die Modernisierung oder der Umbau eines Schnellstanzautomaten von Fachleuten ausgeführt werden, die zu allen Produktsegmenten des Herstellers über umfassendes Knowhow verfügen. Mehrjährige Erfahrung in den Bereichen Reparatur, Wartung und Inbetriebnahme von Schnellstanzautomaten der entsprechenden Marke sichert nur eine niet- und nagelfeste Kompetenz und garantiert dem Kundenein hochwertiges Produkt (Bild 1). Die Vorteile liegen auf der Hand Als Alternativen zum Kauf eines neuen Schnellstanzautomaten bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten: Ein vorhandener Schnellstanzautomat wird instan adgesetzt, überholt oder modernisiert. Statt eines neuen wird ein generalüberholter Schnellstanzautomat gekauft. Die Vorteile dieser Investitionsvariante sind vielfältig und umfassen ganz banale wie auch äußerst subtile Aspekte. Ein erstes Argument für eine gebrauchte Maschine ist vor allem die Wirtschaftlichkeit. Der Einsatz eines überholten oder modernisierten Schnellstanzautomaten ermöglicht eine kostengünstigere Produktion und sichert damit die Konkurrenzfähigkeit. Diese Lösung bietet darüber hinaus steuerrechtliche Anreize, weil für generalüberholte Maschinen kürzere Abschreibungen (5 statt 10 Jahre) möglich sind. Überholungs- beziehungsweise Modernisierungskosten können sofort abgeschrie- Magnum Baureihe Schieben-Ziehen GmbH PressenAutomation Mörikestraße 30/ Ludwigsburg Telefon (0 7141) Telefax (0 7141) info@pa.com 50 Jahre Mit Richtgerät Mit Messrad SÜDBLECH 2004 Halle 1 Stand 1401

38 UMFORMTECHNIK STANZTECHNIK ben werden. Rein optisch ist ein generalüberholter Schnellstanzautomat von einem neuen nicht zu unterscheiden. Als Ausweis der betrieblichen Investitionspotenz und als imagestärkendes Referenzobjekt gegenüber Kunden fungiert der generalüberholte Schnellstanzautomat eines hochwertigen Herstellers so gut wie ein neuer. Auchder nur kurzfristige Produktionsausfall ist ein betriebswirtschaftlich starkes Argument. Kompetente Kooperationspartner in diesem Bereich bieten ihren Kunden die Möglichkeit, die Maschine wahlweise zu tauschen oder sie stellen leihweise einen Schnellstanzautomaten zur Verfügung, um die lückenlose Produktion bis zur Inbetriebnahme der generalüberholten oder modernisierten Maschine zu ermöglichen. Die fachgerechte Generalüberholung eines gebrauchten Stanzautomaten nimmt je nach Maschinentyp rund drei Monate in Anspruch. Auch weichere Faktoren wie etwabetriebsinterne Gegebenheiten spielen durchaus eine Rolle. So etwa die intime Vertrautheit der Belegschaft mit einem vorhandenen Schnell-stanzautomaten im Falle der Instandsetzung. Bei einer Generalüberholung oder Modernisierung bleibt der betriebsinterne Standort innerhalb der gegebenen Produktions- und Arbeitsabläufe unverändert. Bauliche Modifikationen erübrigen sich somit. Antriebskonzepte und Steuerungssysteme Bilder: Bögle a Die Überholung oder Modernisierung eines vorhandenen Schnellstanzautomaten ermöglicht die Berücksichtigung aller individuellen Kundenwünsche und Produktionsanforderungen(Bild 2). So etwa lassen sich Maschinen auf Wunsch CE-konform umrüsten. Mit diesem Sicherheitszertifikat eröffnet sich dann die finanztechnisch lukrative Option des sales and leaseback : Verkauf der gebrauchten Maschine, Generalüberholung und anschließendes Leasing. Die Antriebskonzepte können individuell gewählt werden. Als Alternative zum traditionellen Hydraulikantrieb mit hoher Lärmemission besteht die Möglichkeit des elektrischen Antriebs mit Hilfe eines Frequenzumrichters. Vorschublänge,Stößelhöhe und andere Funktionen können dabei mit digitalen Antriebskonzepten versehen, miteinander vernetzt und einer Steuerung, basierend auf einem Industrie-PC, unterstellt werden. Ein weites Feld für Kundenwünsche ist die Peripherieausstattung mit der Auswahl der Steuerungen. Problemlos lassen sich hierbei Lösungen auf dem neuesten Stand der Technik integrieren. Von Relaissystemen bis zur PC- Steuerung ist alles machbar. Beispiel: PC- FAZIT vernetzte Steuer- und Überwachungssysteme wie beispielsweisedas Siegfried-Advanced-System. Dabei werden Steuerung, Überwachung und Datenerfassung für Presse und Peripherie in einemgerätintegriert undmitden fast unbegrenzten Speicher- und Vernetzungsmöglichkeiten eines Bild 2: Wie neu sieht der Hochleistungs-Stanzautomat BSTA 60 (a und b) aus, nachdem auch er einer Modernisierung und Generalüberholung unterzogen wurde. Doch nicht allein die Optik ist entscheidend, auch das Innenleben wurde dem aktuellen technischen Stand angepasst. Stanzbetriebe sollten bei ihren Investitionsüberlegungen die Gebrauchte nicht vergessen Die überholte oder modernisierte Maschine ist nach aktuellem technischen Standard neuwertig Modernisierungs- und Überholungsarbeiten verlangen nach einem kompetenten Partner Personal-Computers gekoppelt. Zu den Funktionsmodulen gehören zum BeispielWerkzeug-,Presskraft- und Körperschallüberwachung, Werkzeugeintauchtiefenund Stößeleintauchtiefenmessung. Die verschiedenen Steuerungsvarianten können dabei wahlweise sofort realisiert oder als Option vorgebaut werden. Als Umrüster empfiehlt sich dann ein Unternehmen, das über leistungsstarke Kooperationspartner im Bereich Überwachungs- und Steuerungssysteme verfügt. Zum Schluss, aber nicht zuletzt erhält der Kunde für generalüberholte Maschinen Garantie exakt wie beim Neukauf eines Schnellstanzautomaten. Neben allen anderen Vorteilen wird damit die Produktionssicherheit gewährleistet. In der Praxis kommt es jedochdarauf an den kompetenten Partner zu finden. Dieser sollte vor dem Hintergrund entsprechender Kompetenz, produktspezifischen Fachwissens, seinenbetrieblichenmöglichkeiten, seiner Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Termintreue den Erfolg einer solchen Investitionsalternative garantieren. Mehrjährige erfolgreiche Marktpräsenz und überprüfbarereferenzen sinddafür verlässliche Indikatoren. MM Bögle Stanztechnik, Hilzingen b 38 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

39 STANZEN UMFORMTECHNIK Frühlingserwachen Standard-Exzenterpressen zeichnen sich besonders durch ihre Einfachheit und damit durch ein günstiges Preis-/Leistungsverhältnis aus. Hans Schärli, Vorsitzender der Geschäftsleitung Beutler Nova AG: Der Druck zur Entwicklung preisgünstiger Exzenterpressen kam von unseren Kunden. ALDO TORMEN Seit Mitte 1999 ist die Beutler Nova AG als Tochtergesellschaft der Müller Weingarten AG für den Bereich der mechanischen Pressen, Pressensysteme und Dienstleistungen bis 2500 kn verantwortlich. Darunter fallen auch die Pressen des höheren Kraftbereiches. In den Märkten Deutschland, Österreich und Schweiz strebt das schweizerische Unternehmen im Presskraftbereich bis 2500 kn die Marktführung an. Die innovativen Produkte werden über ein weltweites Netz von ausgewählten Partnern vertrieben. Die Anwender sind in den Bereichen Automobilindustrie, Elektroindustrie, Bauindustrie, Haushaltsmaschinen- und Verpackungsindustrie, der Uhrenindustrie sowie in Zuliefererbetrieben und bei Lohnfertigern zu finden. Wie Hans Schärli,Vorsitzender der Geschäftsleitung der Beutler Aldo Tormen ist freier Journalist in Rohrschach/Schweiz. Weitere Informationen: Beutler Nova AG, CH-6142 Gettnau, Tel. ( ) , mail@beutler-nova.ch Bilder: Beutler Nova Nova AGbetont, kam der Druck zur Entwicklung von preisgünstigen Exzenterpressen von den Kunden: Einerseits wurde uns immer wieder gesagt, dass man unsere Produkte nicht unbedingt als zu teuer empfinde. Andererseits mussten wir aber feststellen, dass viele Kunden nur einen Teil der integrierten Funktionen benötigen. Also haben wir Standardmaschinen entwickelt, für die nur noch wenige Optionen verfügbar sind. Denninder strategischen Zielsetzung der Weingarten-Gruppe ist ganz klar festgelegt, dass Beutler Nova der Türöffner für die nächst größeren Maschinen sein soll. Dazu Schärli: Demzufolge müssen wir unsere Maschinen so platzieren, damit der Name Weingarten und Beutler bei den Kunden bekannt ist, wenn der Kauf einer größeren Maschine ansteht. Dass die Preise der neuen Exzen-terpressen Nova C deutlich unter den bisherigen für C-Gestellpressen liegen wurde durch die enge Zusammenarbeit mit einem Pressenhersteller aus Oberitalien möglich. Dieser baut Standard-C-Pressen in großen Stückzahlen, die den Grundaufbau sprich den gesamten mechanischen Teil der neuen Exzenterpressen bilden. Dies führt denn auch zur enormen Kostenverringerung von rund 40%. In der Schweiz werden die Maschinen dann mit einem modernen Antriebskonzept, einer den aktuellsten Sicherheitsvorschriften entsprechenden Steuerung sowie einer hydraulischen Überlastsicherung zum Schutz von Maschine und Werkzeug ausgerüstet. Die Versandfertige Exzenterpressen der neuen Baureihe Nova C, die es in verschiedenen Baugrößen gibt. neuen Exzenterpressen gibt es in fünf Baugrößen mit einer Presskraft von 400, 630, 1000, 1600 und 2500 kn. Hervorzuheben ist der Pressentisch mit Diagonalnuten, der für den Einbau eines Ziehkissens vorgesehen ist und über eine Fläche für den Anbau eines Vorschubes verfügt. Sowohl die quergelagerte Exzenterwelle als auch der Stößel sind in Gleitlagern geführt. Die manuelle Schnellhubverstellung mittels eines Hebels ermöglicht ein schnelles und einfaches Anpassen der Hubhöhe an das neue Werkzeug. Der eingestellte Wert kann unter der entsprechenden Werkzeugnummer in der Steuerung abgelegt werden und ist beim nächsten Wechsel auf das entsprechende Werkzeug sofort wieder verfügbar. Die Modelle mit 630 bis 2500 kn Presskraft haben standardmäßig ein Vorgelege eingebaut. MM Beutler Nova, Gettnau (Schweiz) MM FOKUS Produktionstechnik 1/

40 UMFORMTECHNIK MASSIVUMFORMEN Wirtschaftlich Kaltmassivumformen Kosten drücken überall auch dort, wo die vermeintlich rohen Kräfte sinnvoll walten nämlich in der Kaltmassivumformung DIETMAR KUHN Beispiele kaltumgeformter Bauteilen wie sie typisch für die Massivumformung sind. Sie finden vor allem im Automobilbereich ihre spezifische Anwendung. Bilder: Sieber und Dold a Wirtschaftlich Kaltmassivumformen das ist kein alter Hut. Aber dennoch, solegtees der Veranstaltungs-Moderator Prof. Peter Groche vom Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen in Darmstadt eindeutig klar, gab es beim VDI-Jahrestreffen der Kaltmassivumformer im Jahr 1982, damals in Basel, schon einmal diesen Veranstaltungstitel. Alsokann man daraus schließen, dass die Kosten auch schon vor über 20 Jahren die Umformer bewegten. Allerdings, so sei angemerkt, ging es damals teilweise noch um andere Techniken manche sogar, wie beispielsweise die Simualtionstechnik, gab es nochgarnicht. Und dennoch lässt sich auch heute der Kostenzwang mit den dahinter stehenden Forderungen auf drei Kernaussagen reduzieren: Sparsamkeitsprinzip, Ergiebigkeitsprinzip, Optimalprinzip. In einem packenden und rhetorisch begeisternden Referat zog Horst Schmidt von der Sieber Forming Solutions GmbH in Henstedt-Ulzburg vom Leder. Wirtschaftlich Umformen durch Kombination bekannter Verfahren mit neueren Erkenntnissen so lautetedertitel seines Vortrages. Was sich inhaltlich dahinter verbirgt, sind diverse Kernaussagen, die für den gesamten Bereich der Kaltmassivumformer gelten. Als erste und eine der wichtigsten Thesen gilt: Der Fortschritt auf dem Gebiet der Massivumformung findet nicht mehr im rasanten Tempo, sondern vielmehr in winzigen Schritten statt, so Ingenieur Schmidt. Es bleibt demnach dem Geschick und der Erfahrung des Umformingenieurs überlassen Stadienplanung, Werkzeuggestaltung und Werkzeugherstellung optimal zu kombinieren und auf die verfügbaren Werkzeugstoffe abzustimmen. Hilfreich ist es dabei, intern vorhandene und extern veröffentlichte Erkenntnisse zu nutzen. Zu Letzteren bemerkte Schmidt: Es macht sich leider eine immer größere Zurückhaltung im Erfahrungsaustausch bemerkbar, die möglicherweise Für reibungslose und sichere Prozesse (a) sowie optimale Bauteile (b) beispielsweise in der Massivumformung ist die Simulationstechnik unentbehrlich. auch auf die Rücksichtnahme der jeweiligen Kunden zurückzuführen ist. Einzige Erfolgskontrolle ist dabei die Wirtschaftlichkeit der Pressteilherstellung selbst, meint Schmidt. Das Hinterfragen erfolgreicher Maßnahmen auf theoretisch erklärbare Ursachen unterbleibt unter Zeitdruckleiderhäu- fig und damit auch eine Dokumentation und eine weiterführende Nutzung. Trotz allem zeigte Schmidt Schritt für Schritt die Optimierung unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten an verschiedenen Bauteilen auf, für die ja sein Unternehmen, die Sieber Forming Solutions, prädestiniert ist. Ein Hilfsmittel, das dem Bauteilentwickler heute zur Verfügung steht ist die Simulationstechnik. Optimierung der Technologie des Kaltumformens mit Hilfe Finiter-Elemente-Simulation lautete denn auch das Thema von Hendrik Muntinga, Inhaber eines Ingenieurbüros in Herscheid und b 40 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

41 MASSIVUMFORMEN UMFORMTECHNIK Vertreter des russischen Simulationssoftware-Entwicklers Quantor Form Ltd. aus Moskau. Mit diesem Vortrag zeigte Muntinga einen gangbaren Weg zur Verbesserung der Prozessqualität beim Warm- und Kaltumformen sowie eine mögliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit durch die numerische Simulation auf. Basis der Empfehlungen waren die Hauptprobleme, die bei jedem Umformer anstehen: stabile Produktqualität, hohe Werkzeugstandzeiten, hohe Präzision. Dies alles kann durch eine Verbesserung der Prozesse, der eine Optimierung der Vorformoperationen und Werkzeugkonstruktion zu Grunde liegen, erreicht werden. Dabei werden Fließfehler beseitigt, Spannungskonzentrationen verringert und Radien und Hohlkehlen optimiert. Die Finite-Elemente-Simulation gestattet es in diesem Zusammenhang, den jeweils optimalen Überdeckungsgrad zu finden, der eine Druckspannung in harten,aber spröden Einsätzen bei der momentanen Umformkraft erzeugt. Die Simulation generiert ebenfalls eine Gesenkkontur, die elastische Deformationen an Werkzeugen kompensiert und dadurch die Herstellung eines geometrisch exakten Bauteils gewährleistet. Muntingas Beitrag wurde durch zahlreiche praktische Beispiele und der guten Visualisierung lebendig. Optimierung der Bauteile und der Werkzeuge sind aber nur zwei Seiten der Massivumformung. Doch diese ist vielseitig. Sogesellte sich mit dem Beitrag von Thomas Christoffel von der Hatebur Umformtechnik AG in Reinach ein Maschinenbauer in die Runde der Vortragenden.Ganz nah an der Realität war dieser Vortrag mit dem Thema: Fließpressen von Sondengehäusen auf Hatebur-Coldmatic. Coldmatic ist eine Baureihe von horizontalen Umformmaschinen für die Kalt- und Warmmassivumformung, die es in FAZIT unterschiedlichen Ausführungen gibt. MM Verein Deutscher Ingenieure (VDI) Sieber Forming Solutions GmbH Quantor Form Ltd., Moskau Hatebur Umformtechnik AG, Basel-Reinach (CH) Gerade Massenteile für die Automobilindustrie werden massiv umgeformt Die Wirtschafltichkeit hängt dabei von Kalkulationen im Cent-Bereich ab MM FOKUS Produktionstechnik 1/

42 UMFORMTECHNIK PRESSEN Die konventionelle Transfertechnik ist in neuen Pressen zur Vergangenheit geworden elektronische Systeme sind auf dem Vormarsch. Fortschritt oder Risiko Elektronische Systeme verdrängen die klassischen und bewährten Transferkurven zwei einfache Zahnsegmenthebel, mit denen die Transferschienen vor- und zurückgefahren werden. Alle anderen Transferbewegungen,also das Öffnen und Schließen und das Heben und Senken der Schienen, werden direkt an den Transferschienen in den so genannten Schließkästen erzeugt. Die typischen Schub- und Umlenkhebel mechanischer Transfertechnik sucht mandafür vergebens (Bilder 1 und 2). Bild: Müller Weingarten UWE HINDERER UND HANS GUILLIARD Die klassische mechanische Transfertechnik, über Jahrzehnte bis zur Perfektion weiterentwickelt, kommt zunehmend in Bedrängnis. Seit am Markt leistungsfähige Servoantriebe und stabile Steuerungen verfügbar sind, verdrängen elektronische Systeme zuneh- Uwe Hinderer ist Mitglied des Vorstandes bei Müller Weingarten AG in Weingarten, Hans Guilliard ist Marketingleiter beim selben Unternehmen. Weitere Informationen: Hans Guilliard, Tel. (07 11) , hans.guilliard@mwag.de mend die bewährten Transferkurven. Die Gründe für diese Entwicklung sind eindeutig in der mangelnden Flexibilität und den hohen Produktionskosten mechanischer Systeme zu suchen. Schon ein flüchtiger Systemvergleich macht deutlich, dass sich die beiden Systeme vor allem im Antriebsbereich deutlich unterscheiden. Wo bei mechanischen Systemen ein Kurvengetriebe teilweise mit übermannshohen Kurvenscheiben dominiert, findet man bei elektronischen Transfersystemen Hohe Funktionalität durch Kurven- und Hebelmechanik Diese aufwändige Kurven- und Hebelmechanik, deren Komplexität sich aus Bild 1 nur erahnen lässt, garantiert einerseits eine außerordentlich hohe Funktionalität, erfordertandererseits aber einen Produktionsaufwand, der weit über dem der elektronischen Systeme liegt. Schon die Herstellung der Transferkurven erfordert neben jahrelanger Erfahrung eine spezielle Fertigungtechnik und kostenintensive Spezialmaschinen (Bild 3). Der Technologiesprung in der Transfertechnik ist vor allem auf 42 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

43 PRESSEN UMFORMTECHNIK Produktionsanlagen, die flexibel auf die unterschiedlichen Anforderungen reagieren können. Mit der Entwicklung multifunktionaler Transferpressen für das gesamte Produktionsspektrum der Karosseriefertigung haben die Pressenbauer auf die Marktforderungen reagiert. Bild 1 (links): Schnitt durch ein mechanisches Dreiachsen-Transfersystem. Bild 2 (rechts): Schnitt durch ein elektronisches Transfersystem. veränderte Produktionskriterien in der Karosseriefertigung zurückzuführen. Neben hohen Produktionsleistungen wird heute von modernen Transferpressen vor allem eine große Flexibilität erwartet, ein Kriterium, das von mechanischen Transfersystemen nicht zu erfüllen ist. Mechanische Transferpressen werden bekanntlich aufdaskom- plexeste Teil des Produktionsspektrums ausgelegt, Kurvenprofil und Hebelverhältnisse darauf abgestimmt. Dieses System, das eine hohe Produktionssicherheit garantiert, hat den eklatanten Nachteil, dass alle Teile, auch die flachen Standardteile, im gleichen Produktionszyklus gefertigt werden. Die Modellvielfalt und der häufige Modellwechsel im heutigen Automobilbau erfordern dagegen Elektronische Handhabungs- Systeme dominieren heute Der technische Umbruch impres- senbau fokussiert sich nicht nur auf die Greiferschienentechnik der Transferpressen. Zwischenzeitlich sind auch inder Großteilproduktion die elektonisch gesteuerten Handhabungssysteme auf dem Vormarsch. Schwingarmfeeder in Compakt-saugerpressen, oder Highflex-Crossbarsysteme in Pressenstraßen und Produktionszentren, wurden zwischenzeitlich zu hoch- MM FOKUS Produktionstechnik 1/

44 UMFORMTECHNIK PRESSEN Bild 3: Kurvensatz einer Großteil- Transferpresse. SYSTEMVERGLEICH flexiblen Produktionskonzepten weiterentwickelt. Die freie Gestaltungsmöglichkeit der Wegachsen erlaubt es erstmals, jedem Teil sein individuelles Produktionsprofil zuzuordnen. Damit wurde der Weg zur multifunktionalen Transfertechnik geebnet, die in ihrer Vielseitigkeit den heutigen Produktionsanforderungen in vollem Umfang gerecht wird. Wie sichmit moderner Technik ein handfester Produktions- und damit Kostenvorteil erzielen lässt, Entscheidungsgrundlage Mechanische Transfersysteme Vorteile: Produktionssicher durchmechanische Kopplung von Stößel und Transfer Bewährte Technik Nachteile: Eingeschränkte Flexibilität Reduzierte Produktionsleistung bei Standardteilen Hohe Investitionskosten durch aufwändige Mechanik Höhere Stückkosten zeigt sich an der neuen Generation multifunktionaler Transferpressen, die von Müller Weingarten schon mehrfach an Automobilzulieferer ausgeliefert wurde (Bilder 4 und 5). Gerade im Marktsegment der Zulieferindustrie ist Flexibilität eine der Grundvoraussetzungen für den Produktionserfolg. Die multifunktionalen Transferpressen mit Greiferschienentechnik wurden speziell für die wechselnden Produktionsaufgaben der Zulieferindustrie entwickelt. Diese Anlagen sind sokonzi- piert, daß sie wahlweise imgrei- fer- oder Saugerbetrieb gefahren werden können. Damit ist es erstmals möglich, für jede Teilefamilie die optimale Transfertechnik zu wählen. Neben dem Einsatz als klassische 3-Achsen-Greifer-Transferpresse ist auch ein vollwertiger 2-Achsen-Saugerbetrieb möglich. Elektronische Transfersysteme Vorteile: Optimale Anpassung an Teilegeometrie möglich Produktionsflexibilität durch variables Teilehandling Geringere Investitionskosten als bei mechanischen Systemen Geringere Stückkosten durch optimierte Produktion Nachteile: Etwas höheres Kollisionsrisiko FAZIT Der Großpressenbau hat mit der Elektronik einen Umbruch erfahren Konventionelle Transferstechnik weicht zunehmend den elektronischen Systemen Die Entwicklung multifunktionaler Transfertechnik ist die bedeutendste Innovation im modernen Pressenbau Wie kreativ sich diese Möglichkeiten nutzen lassen, zeigt die nachfolgende Übersicht: Greifertransfertechnik: Teilehandling durch Köcheraufnahmen oder Aktivgreifer, variabler Transferschnitt für unterschiedliche Werkzeugsätze. Kurzsaugertechnik: Teilehandling durch kurze Saugerbalken, ausgelegt auf die Großteil- und Doppelteilefertigung. Durch übergroßen Öffnungshub kollisionsfreies Zurückfahren möglich. Saugertechnik: Teilehandling durch geteilte Crossbar-Saugerbalken,ausgelegt auf Doppel- und Großteile. Saugerbalken werden vor dem Umformvorgang um90 gedreht und in den Werkzeuglücken positioniert. Die elektronische Transfertechnik lässt sich auch mit einer anderen Fertigungstechnik vorteilhaft kombinieren. Zusammen mit einer Kurzbandanlage kann wahlweiseimfolgeverbund- oder Transferbetrieb produziert werden,außerdem ist eine Kombination von Folgeverbund- und Transfertechnik möglich. Dank 44 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

45 PRESSEN UMFORMTECHNIK Bild 4: System einer 3-Stößel-Transferpresse mit kn Presskraft. Bild 5: Transferpresse im Produktionseinsatz. der frei programmierbaren Wegachsen sind durchaus noch andere Produktionsalternativen denkbar. Servotechnik verdrängt die Mechanik Diese zweifelnde Fragestellung von Fortschritt oder Risiko stammt noch aus der Entwicklungsphase der elektronischen Transfertechnik und war damals durchaus berechtigt. Schließlich war mandabei, ein bewährtes, perfekt funktionierendes System aufzugeben, das durch seinemechanischesynchronisation von Stößel und Transfer über Jahrzehnte eine hohe Produktionssicherheit gewährleistete. Zwischenzeitlich hat der Markt diese Frage eindeutig zu Gunsten der Flexibilität entschieden. Das befürchtete Kollisionsrisiko durch Ausfall eines Servoantriebs hat sichinder Praxis nicht bestätigt, obwohl die Zwangsläufigkeit der Bewegung nicht gegeben ist. Die positiven Praxiserfahrungen mit elektronischen Transfersystemen führte dazu, dass inzwischen auch die Großteil-Transferpressen und nicht zu vergessen die großen Kompaktsaugerpressen mit dieser zukunftsorientierten Technik ausgerüstet werden. Die Entwicklung multifunktionaler Transfertechnik muss man als bedeutendste Innovation im Pressenbau bezeichnen. Auch wenn technische Risiken nie auszuschließen sind, steht nun den Pressenbetreibern ein fortschrittliches Produktionskonzept zur Verfügung, das eine individuelle Pro- Müller Weingarten AG duktionsgestal- tung ermög- Dieffenbacher GmbH & Co. Schuler Pressen Gmbh &Co.KG licht. MM National =International = MM IndustrieMagazin = Global

46 UMFORMTECHNIK KONSTRUKTION Simulation steht für Optimierung Umgeformte und gegossene Bauteile innerhalb der virtuellen Prozesskette anforderungsgerecht anpassen FAZIT DIETMAR KUHN Kurze Lebenszyklen und die Vielfalt fordern eine immer schnellere, aber auch sichere Produktentwicklung Die Simulationstechnik hilft dem Konstrukteur und Entwickler bei der Produktoptimierung und spart somit eine Menge Kosten Der französische Hersteller ESI bietet neue Simulationstools vor allem für die Umformtechnik und Gießereien an Produkte und Bauteile unterliegen immer rasanteren Entwicklungsgeschwindigkeiten. Wer als Unternehmen am Ball bleiben und im Markt mitmischen will, der ist gezwungen, seine Entwicklung permanent zu optimieren. Unterstützung gibt es dabei durch die heute zur Verfügung stehenden Simulationstechniken. Es ist ein französisches Unternehmen, die ESI- Gruppe, die eine Reihe kompatibler Simulationssoftwaretools entwickelt hat. Virtual Prototyping und Virtual Manufacturing sind die beiden hauptsächlichen Betätigungsfelder von ESI. Mit Pam-Stamp 2Gbeispielsweise bietet der Softwareentwickler eine integrierte Blechumform-Simulationslösung, mit der die gesamte Prozesskette vom Werkzeugentwurf über die erste Machbarkeitsstudie bis hin zur Prozessvalidierung und -optimierung erfasst und abgebildet wird(bild 1). Pam-Stamp 2Gbasiertauf einer neuen stabilen und vor allem interoperablen Architektur, die es ermöglicht, Bauteile von den CAD-Daten über den Werkzeugentwurf, zur Vorauslegung des Prozesses bis zu der Validierung Bild 1: Mit Pam-Stamp 2G kann der Konstrukteur und Entwickler die gesamte Prozesskette Umformtechnik von der Machbarkeitsstudie bis hin zur Validierung (Freigabe) und Qualitätssicherung-abbilden. und Prozessoptimierung in einer innovativen Benutzerumgebung, zu bearbeiten. Schnelligkeit, Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit haben die Programmentwickler in den Vordergrund ihrer Arbeit gestellt. Modulare Softwarelösung mit zahlreichen Möglichkeiten Diese Softwarelösung ist modular aufgebaut. Sie beinhaltet mit dem Pam-Diemaker ein Werkzeugentwurfsprogramm für die schnelle Entwicklung von Werkzeugwirkflächen. Weitere Zusatztools sind Pam-Quickstamp als schnelles impliziertes Simulationsprogramm für die erste Prozesssimulation und Optimierung sowie Pam-Autostamp zur Validierung des Simulationsergebnisses. In Pam-Stamp 2G, der zweiten Generation dieser Softwarelösung für eine virtuelle Presse, stecken die Ergebnisse von 50 Mannjahren Entwicklungsarbeit. Mit der Integration der bekannten Softwaresysteme auf dem Gebiet der Umformsimulation Optris und Viking bietet die neue Lösung Werkzeugkonstrukteuren und Entwicklungsexperten die Möglichkeit, Fertigungsprozesse kontinuierlich zu verbessern und eine auf ihre speziellen Aufgaben zugeschnittene Benutzerumgebung zu schaffen. Entscheidungen können jetzt in Echtzeit getroffen werden. Mit Pam-Stamp 2G steht jetzt die erste Umform-Softwarelösung zur Verfügung, die vollständig in das Product-Lifecyclemanagement integriert ist. Berücksichtigung fanden auch die von der Stamping Simulation Development Group (SSDG) erarbeiteten Spezifikationen. Bei SSDG handelt es sich um ein Konsortium aus europäischen MarktführernimAutomobilbau, darunter Audi, BMW, DaimlerChrysler, Opel, PSA Peugeot Citroën, Renault und Volkswagen. Simuliertes Druckgießverfahren Nicht nur der Umformtechniker, sondern auch der Gießer lebt bei der Produktgestaltung und -entwicklung von und mit der Simulation. Und auch dafür bietet ESI mit Pam-Cast 2002 eine Lösung an (Bild 2). Dabei handelt es sich um eine umfassende Software mit thermo-mechanischer Schnittstelle. Die neueste Version beinhaltet innovative Funktionen, um Abläufe beim Druckgießen zu simulieren, sowie eine neue Schnittstelle zur Berechnung thermomechanischer Vorgänge. Darüber 46 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

47 KONSTRUKTION UMFORMTECHNIK 6. Internationale Fachmesse für Blechbearbeitung und Fügetechnologie Bild 2: Mit Pam-Cast 2002 simulierte Herstellung einer Magnesium-Sitzkomponente die im Druckgießverfahren bei SAMTechnologies hergestellt wird. hinaus besteht die Möglichkeit, Daten mit den leistungsfähigsten CAD-CAM-Programmen auszutauschen. Pam-Cast 2002 ist in der Lage, konventionelle Gießverfahren, Niederdruckverfahren, Thixoverfahren wie auch Feinguss- und andere Ausschmelzverfahren zu simulieren. Mit Pam-Cast lassen sich automatisch die Einformzyklen, die Erwärmung und die Abkühlung auf der Ebene der Nutzer-Schnittstelle bei drastisch verringerten Rechenzeiten errechnen. Eine neue Funktion simuliertdie Bewegung des Druckkolbens während der verschiedenen Phasen beim Gießen und die Auswirkung auf die Gasdurchlässigkeit der Form, so dass sämtliche Abläufe beim Gießen sehr schnell und präzise vorhergesagt werden können. Mit der Teilchenoption wird die Visualisierung und das Verständnis komplexer Strömungen der Metallschmelze unterstützt. Weitere Simulationsmöglichkeiten sind in der Benutzeroberfläche anwenderfreundlich integriert. Dazu gehören die Beschreibung des Modells, die Erstellung eines volumenartigen Maschennetzes für die thermo-mechanische Simulation anhand von Differenzwerten oder finiten Elementen, eine Werkstoffdatenbank, die Beschreibung von Verfahren, Berechnungsfunktionen und die Nachbehandlung. Alle Funktionen der thermo-mechanischen Anbindung stehen jetzt für die Benutzer-Schnittstelle sowie für die Gießverfahren und die Nachbehandlung zur Verfügung. Dadurch wird es leichter, die thermischen und mechanischen Bedingungen festzulegen. Außerdem ist ein transparenter Übergang von den Volumen- zu den Finite-Elemente-Modellen möglich. MM Treffpunkt Südblech Besuchen Sie uns! Halle 6, Stand 6217 Media-Power aus einer Hand. Ob national, international, print oder online. Sprechen Sie mit uns darüber. ESI Group Vogel Industrie Medien Würzburg Tel / _2 L&D

48 UMFORMTECHNIK BIEGEN Bild: ABB Mit der 3D-Darstellung kann Bend Wizard den Biegevorgang simulieren und auf mögliche Kollisionen überprüfen. Hand in Hand Programmiertool für robotergestützte Abkantpressen RICHARD LÄPPLE Dipl.-Ing. Richard Läpple ist freier Journalist für Technik in Tübingen. Weitere Informationen: Alexander Sonneck, ABB AG, Tel. (06 21) Die Programmierung einer Roboterzelle, in der Greifer und Werkzeugmaschine exakt zusammenarbeiten, ist mit viel Aufwand verbunden. Im Bereich robotergestützter Abkantpressen bietet ABB mit dem Programmiertool Bend Wizard eine Lösung an, die diesen Aufwand minimiert. Das Tool setzt keine Spezialkenntnisse voraus, mit Hilfe einer 3D-Grafik sind auch Offline-Simulationen möglich. Ein hohes Automationsniveau war lange Zeit hohen Stückzahlen vorbehalten. Das lag nicht allein an den Investitionskosten für einen modernen Maschinenpark, sondern genauso am Programmieraufwand. Programme erstellen kostet Zeit und setzt qualifiziertes Personal voraus. Des Weiteren erfordertmanch komplizierter Fertigungsprozess umfangreiche Voruntersuchungen bezüglich der Machbarkeit, ehe die Produktion anlaufen kann. Der Aufwand für diese Dinge lässt sich um einiges reduzieren, wenn man entsprechende Hilfsmittel in Form von Softwaretools einsetzt. Das Handling von Hightech-Fertigungseinrichtungen wirddadurch einfacher, der Computer-oder Kinematikspezialist unter Umständen entbehrlich. Weitere wichtige Nutzenaspekte kommen hinzu: Selbst kleinere Stückzahlen können mit Produktivitätsgewinn durch die Hightech-Fertigung geschleust werden. Was der Produktivität zugute kommt, kommt meistens auch der Qualität zugute, Maßgenauigkeit und Oberflächengüte stehen mit modernsten Fertigungseinrichtungen außer Frage. Ferner kann für hoch entwickelte Maschinen die lohnende Fertigung kleinerer Stückzahlen eine erhebliche Erweiterung des Einsatzbereiches bedeuten. Das ist ein wichtiger Punkt für Rentabilitätsüberlegungen, bei denen sich stets die Frage nach dem Auslastungsgrad stellt. Sichere Benutzerführung vermeidet Fehleingaben Zu den Eigenschaften von Programmiertools, die solche Vorteile versprechen, gehört vorneweg eine sichere, interaktive Benutzerführung, die Fehleingaben nahezu ausschließt. Die Erstellung der Maschinenprogramme erfolgt unsichtbar, sozusagen im Hintergrund. Zuerst gab es solche Tools 48 MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

49 BIEGEN UMFORMTECHNIK für spanabhebende Fertigungsprozesse, mittlerweile haben die Programmentwickler auch andere Anwendungsbereiche erschlossen. Ein Beispiel ist Bend-Wizard von ABB, speziell entwickelt für robotergestützte Abkantpressen der Partnerunternehmen des Anbieters. Die Besonderheit dieses Produkts ist, dass damit nicht allein eine CNC-Presse programmiert werden kann, vielmehr wirddas gesamte Zusammenspiel der Werkzeugmaschine mit einem Roboter unterstützt. Die Software ist Teil des Robotics-IT-Portfolios von ABB und kam vor weniger als zwei Jahren erstmals auf den Markt. Bend-Wizard ermöglicht einen bisher nicht erreichten Integrationsgrad zwischen Robotersystem und Presse (Bild 1). Die Abkantpressenzelle wird zu einer neuen, vollständig integrierten Maschine, erklärt Arne-Carsten Lüppken,Vertriebsmitarbeiter im Bereich Manufacturing Industries bei ABB. Wie der Anbieter weiter verlauten lässt, wird durch den Einsatz der Software die robotergesteuerte Fertigung bereits bei Stückzahlen um zirka 50 rentabel. Der Einsatz eignet sich vor allem für komplexe Biegeteile wie Gehäuse für Computer, Schaltschrankmodule oder sonstige elektronische Geräte. Derartige Gehäuse werden mit zahlreichen Falzen, Absätzen und Befestigungslaschen versehen, sodass für die Herstellung zahlreiche Biegefolgen notwendig sind. Kollisionssimulation mit Hilfe der 3D-Grafik Die Anordnung, für die Bend Wizardgeschaffen wurde, muss man sich imeinzelnen so vorstellen: Ein Roboter steht vor der Abkantpresse, seine Aufgabe umfasst das Greifen der Blechtafeln, das Einlegen in die Presse, gegebenenfalls das Wenden und Neueinlegen sowie das anschließende Entnehmen und Ablegen der fertigen Teile. Presse,Roboter und Peripheriegeräte, zum Beispiel Transporteinrichtungen, stehen in einer abgeschirmten Zelle. Eine der Hauptaufgaben beim Aufbau einer solchen Fertigungszelle betrifft die Untersuchung der Bewegungsabläufe auf Kollision. Der Anwender hat die Wahl: er kann Kollisionskritische Bewegungen direkt an der Maschine untersuchen. In dem Fall steht die Produktion für die Dauer der Untersuchung still. Die Alternative ist die Offline- Untersuchung durch Verwendung einer Simulationssoftware. Für diesen Zweck verfügt das ABB- Tool über entsprechende Simulationsfunktionen auf Basis einer 3D-Festkörpermodellierung. Der Bild: ABB Anwender kann die virtuelle Roboterzelle komplett auf dem Bildschirm darstellen und sich darin frei bewegen. Für den Aufbau der Zellengrafik stehen entsprechende Bibliotheken mit Robotergreifern, Pressen, Stempeln, Matrizen und Wendevorrichtungen zur FAZIT Verfügung. Der Bediener muss nur die Abmessungen und Position jeder Komponente definieren. Für jede Phase des Biegezyklus kann jedes Detail visualisiert und auf Kollision untersucht werden. Eine grafische Benutzeroberfläche, wie man sie heute auf jedem PC findet, sorgt dafür, dass der Maschinenbediener mit dem Tool schnell zurechtkommt. De- Bild 1: Bend- Wizard erzeugt ein virtuelles Modell der Roboterzelle. Bleche biegen oder abkanten bedeutete bis vor kurzer Zeit noch viel Handarbeit und manuelles Engagement Eine Software namens Bend- Wizard steuert heute den Biege-Roboter, der ohne Fertigungsunterbrechung offline programmiert werden kann Rohr- und Profilbiegebetriebe Fordern Sie uns: Schuster &Co. GmbH Tel. (06 21) Mannheim Fax (06 21) Wir biegen alle kaltbiegefähigen Werkstoffe, auch NE-Metalle; Durchmesser zwischen 4 mm und 330 mm; Rundrohr, UNP-, IPE-Profile, Winkel, Sonderprofile, Rechteck-, Quadratrohr Schuster Rohrbogen GmbH Tel. (03525) Zeithain Fax (03525) NEU! 3S-Bogen mit Schenkelverlängerung! MM FOKUS Produktionstechnik 1/

50 UMFORMTECHNIK BIEGEN Was bringt der Bend-Wizard dem Anwender? Zeitersparnis bei der Maschinenprogramm- Erstellung Weniger qualifiziertes Personal für die Programmierung erforderlich 3D-Simulationen der Arbeitsabläufe möglich Kleinere Stückzahlen werden bei hohem Automationsniveau rentabler Bessere Auslastung der Hightech-Fertigungseinrichtungen Integration in die übrige IT-Landschaft Offene Schnittstellen zu CAD/CAM-Systemen und anderen Fertigungstools tailkenntnisse über die Komplexität eines Robotersystems oder Kenntnisse über Programmiersprachen werden nicht benötigt. CAD-Funktionen für 2Dund 3D-Darstellungen Das System verfügt über ein integriertes CAD-Modul, mit dem sich die Biegeteile in 2D-oder 3D- Darstellung aufbauen lassen. Alternativ können vorhandene Zeichnungen im DXF-oder IGES- Format eingelesen werden. Sind die Daten des zu fertigenden Teils konstruktiv aufbereitet, kann die interaktiv geführte Simulation der Roboterfunktionen beginnen. Wenn sich Probleme zeigen, stehen dem Anwender verschiedene Funktionen zur Verfügung, um die erforderlichen Änderungen der Produktionsanordnung vorzunehmen. Nachdem die Software den Biegeablauf überprüft hat, kann die Roboterbahn in ein mit der Robotersprache kompatibles Format überführt und an die Steuerung übergeben werden. Bei Abkantpressen von ABB-Partnerunternehmen wirddas Pressenteileprogramm ebenfalls direkt generiert. Das Programmiertool unterstützt die ABB-eigene RobotStudio- Plattform, bei der ein so genannter Virtual Controller für die Kommunikation zwischen Bend Wizard und Roboter sorgt. Die Maschinenkompatibilität war laut Anbieter eine zentrale Zielsetzung bei der Entwicklung der Software. Der Anwender genießt den Vorteil, so ABB weiter, dass dank Virtual-Controller-Technologie keine Systemkonflikte mit den Robotern aus gleichem Hause zu erwaten sind, wenn die Software einem Upgrade unterzogen wird. Einbindung in die IT-Landschaft Jenach Größe und Geometrie des Bleches kann das Einrichten des Greifers sowie die korrekte Positionierung durch Vakuum-Sauger oder Magneten sogar noch während der Biegefolge vorgenommen werden. Dieser Umstand kann wichtig werden, wenn Ausgangsmaterial mit verschiedenen Abmessungen verarbeitet werden soll. Das Programmiertool verfügt schließlich über API-Schnittstellen (Application Program Interfaces), die es erlauben, mit allen Pressen-Controllern von ABB- Partnerunternehmen zu kommunizieren. Diese Schnittstellen machen es möglich, Roboter und Abkantpresse über eine Software zu programmierendie bisher notwendige und zeitaufwändige doppelte Eingabe der Daten entfällt, für den Anwender bedeutet dies eine erhebliche Zeitersparnis und auch Sicherheit, betont Arne- Carsten Lüppken. Daneben verfügtdasprogrammiertool überoffene Schnittstellen zu CAD/CAM- Tools und ist in der Lage,Produktionsdaten von einem zentralen Server abzurufen und sofort in die Fertigung,also zur Presse und zum Roboter, zu übertragen. MM ABB AG, Deutschland Impressum Chefredakteur: Ken Fouhy Redaktion: Dietmar Kuhn Grafische Gestaltung: Manfred Bayerlein Layout: Bruno Feser,Manfred Werner, Romy Kapfenberger,Michael Scheidler, Redaktionsanschrift: Vogel Industrie Medien GmbH & Co. KG, Max-Planck-Str. 7/ Würzburg Tel. (09 31) Fax (09 31) Druck: VogelDruck und Medienservice, Höchberg Sichern Sie sich Ihren Wissensvorsprung! Faxorder (09 31) Ja, ich möchte MM, das Industriemagazin testen! Name Firma Straße PLZ Telefon Vorname Funktion Ort Telefax www-adresse Anzahl der Mitarbeiter Datum Unterschrift Special Innovativer Norden MM FOKUS Produktionstechnik 1/2004

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