Profildicke als neue Variable

Von Günter Kögel Bisher wurden die Eigenschaften rollgeformter Profile primär durch die Wahl des Materials und die Gestaltung der Form erreicht. Welser hat diese Möglichkeiten jetzt um einen entscheidenden Parameter erweitert – um die Blechdicke. Denn seit kurzem kann Welser in seinen Rollprofilieranlagen das Bandmaterial auch ausdünnen oder aufstauchen und damit weit besser als bisher an die jeweiligen Anforderungen anpassen.

Welser ist stark innovationsgetrieben und – wenn man sich das beachtliche Wachstum des Familienunternehmens betrachtet – offensichtlich sehr erfolgreich. Jörn Miklas, Prokurist des deutschen Standortes „Unser Motto heißt Innovate!Steel. Es ist unser oberstes Ziel, unseren Kunden heute Dinge vorzustellen, die sie aktuell noch nicht kennen und die einen wesentlichen Einfluss auf die Produktentwicklung von morgen haben können.“ Dieses Bestreben hat Welser unter dem Marktdruck der vergangenen Monate nicht zurückgefahren, sondern forciert. Jörn Miklas: „Auch Welser hat die Veränderungen des Marktes zu spüren bekommen und erhebliche Mengeneinbußen hinnehmen müssen. Doch die Krise bedeutet für Welser im Wesentlichen eines – die Chancen zu nutzen.

Das erste große Projekt der an den beiden Produk­tionsstandorten im niederösterreichischen Gresten und in Bönen am Rande des Ruhrgebiet neu gegründeten, zusätzlichen Forschungs- und Entwicklungsabteilungen kann sich sehen lassen: Auf der Suche nach neuen Produkten und Produktlinien ist es Welser erstmals gelungen, mittels Kaltumformung dickenoptimierte Profile herzustellen, und zwar sowohl als offene wie auch als geschlossene Querschnitte.

Jörn Miklas: „Diese Technologie hat großes Potenzial, weil sie Funktionen erfüllen kann, die bisher nicht möglich waren oder anderen Herstellprozessen vorbehalten blieben – Verfahren, die nicht unserer Kernkompetenz entsprachen. Während wir bisher unsere Verfahren dazu verwendet haben, das Stahlband umzuformen, ohne die Materialstärke zu reduzieren, können wir mit dem neuen Verfahren jetzt auch die Wandstärke reduzieren und/oder die Bandkanten aufstauchen.“

Obwohl die neuen Möglichkeiten erst im April auf der Messe Tube in Düsseldorf der breiten Öffentlichkeit vorgestellt werden, liegen bereits erste Praxis-Erfahrungen vor: So benötigte ein Kunde für ein Führungsprofil eine Lösung, um das Profil vernünftig und dauerhaft zu befestigen, was sich über das gezielte Anstauchen des Materials an den Längskanten sehr gut realisieren ließ. Erhebliches Potenzial dürfte die bedarfsorientierte, lokale Reduzierung der Materialstärke erschließen, lassen sich dadurch doch die Bauteile hervorragend für den Leichtbau optimieren. Jörn Miklas: „Das Material wird gezielt reduziert beziehungsweise dorthin verlagert, wo wir es für die Funktion des Bauteils benötigen. Damit lösen wir ein Problem kaltgewalzter Profile: Während wir bisher die Materialstärke des gesamten Profils nach der maximal nötigen Dicke ausrichten mussten, können wir jetzt durch die Wanddickenoptimierung eine belastungsorientierte Auslegung realisieren. Wir dünnen das Material an den Stellen aus, wo es nicht benötigt wird, und erreichen dadurch eine Gewichtsreduzierung.“

Wie so oft in der Blechbearbeitung muss etwas, was einfach klingt, nicht zwangsläufig auch wirklich einfach sein. Dafür sind die dickenoptimierten Profile ein Paradebeispiel, denn die Idee an sich ist nicht neu und geisterte schon lange durch die Köpfe der Profilierprofis von Welser. Was bislang fehlte, war eine industrietaugliche Umsetzung, bei der die theoretischen Vorteile auch voll zum Tragen kommen.

Jörn Miklas: „Schon Anfang der 80er Jahre hat Welser bei einem Profil für die Bauindustrie überlegt, wie sich unterschiedliche Materialstärken realisieren lassen. Wir sind damals auf die Stahlindustrie zugegangen und wollten uns ein Band mit verschiedenen Materialstärken herstellen lassen. Dazu wurden zum Auswalzen der Bramme konturierte Walzen eingesetzt.“ Dieses Verfahren erwies sich aber als nicht wirtschaftlich und technisch problematisch. Jörn Miklas: „Wir haben in mehreren Stufen der Entwicklung über die Jahre punktuell Lösungen realisiert – vor allem, wenn es darum ging, Radien scharf auszuführen.“ Von einem ganzheitlichen Lösungsansatz waren diese Projekte zwar weit entfernt, aber eine ausgezeichnete Basis für die aktuellen Entwicklungen. „Denn diese Erfahrungen unterstützten uns, die Herausforderung einer Gewichtseinsparung durch belastungsoptimierte Auslegung von Bauteilen anzunehmen“, erklärt Jörn Miklas. Und das Welser-Team wurde fündig. Eine Anwendung zeigt, dass mit dem neuen Verfahren bei Standardstählen eine Stichabnahme von bis zu 50 Prozent der Ausgangsdicke möglich ist – abhängig von der Geometrie und vom eingesetzten Werkstoff. Dank eines ausgeklügelten Herstellungsprozesses ist das Verfahren in die vorhandenen Profilieranlagen von Welser integrierbar. Verarbeitbar sind Kohlenstoff-Stähle und schmelztauchveredelte Stähle sowie Aluminiumbänder. Selbst bei Edelstahl ist das Ausdünnen oder Aufstauchen ansatzweise machbar, aber – so Jörn Miklas „ein komplexes Thema“.

Ein großer Vorteil bei allen Werkstoffen: Das Verfahren ist mit fertigen Oberflächen anwendbar. So bleibt eine Verzinkung auch in den reduzierten Bereichen erhalten – allerdings gestreckt und damit dünner.

Worauf es bei der Umformung besonders ankommt, erklärt Jörn Miklas: „Ganz wichtig: Es wird nicht mit Gewalt eingeformt, sondern vielmehr achten wir sehr genau auf die spezifischen Eigenschaften des Materials – und dessen Umformverhalten. Wir walzen das Band aus und lassen das Material gezielt in die Breite fließen. Neben Materialstärke und Breite verändern sich durch das Auswalzen zudem die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Einsatzmateriales. Die Festigkeiten steigen an, die Dehnung geht zurück und die Oberflächenhärte nimmt zu. Die Vorteile für die Funktion des Bauteils entstehen dann durch Optimierung und geeignete Kombination der Eigenschaften.“ Mit Ausdünnen oder Anstauchen der Profile sind aber nicht nur die jeweiligen Eigenschaften belastungsoptimiert einstellbar, es lassen sich auch zusätzliche Funktionen in die Profile einbringen. Durch das Erzeugen einer Nut können zum Beispiel Dichtungen eingebracht werden.

Ein weiterer Vorteil ist die Radienauslegung, denn im Gegensatz zum konventionellen Rollformen lässt sich mit dem neuen Verfahren ein scharfkantiger Außenradius bei rundem Innenradius erzeugen, was in vielen Anwendungen ein großer Vorteil sein kann.

Wesentliche Teile des Verfahrens sind ein streng gehütetes Firmengeheimnis. Außenstehende werden im Detail nicht in die Verfahren eingeweiht. Auch die Werkzeuge und die Konstruktionspläne – für Welser ein wichtiger Bestandteil des Produktionskonzeptes – bekommen nur Welser-Mitarbeiter zu Gesicht, denn alle Roll- und Stanz-Werkzeuge werden grundsätzlich im eigenen Haus selbst entwickelt, hergestellt und validiert eingefahren. Wie Jörn Miklas erklärt, „interessiert unsere Kunden, wie durch entsprechende Gestaltung die eigenen Produkte verbessert werden können“. Und hier sind die Möglichkeiten durch die prozessintegrierte Banddickenoptimierung enorm gewachsen.W

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Tube Halle 7, Stand C 22