Inkrementell zum gebogenen Rohr

Die Anforderungen an die Rohrumformung steigen und die Rohre werden immer extremer umgeformt. Um die veränderten Ansprüche an das Werkstück und die Umformung zu erfüllen, hat transfliud in enger Zusammenarbeit mit der Universität Dortmund ein neuartiges Rohrumformungsverfahren entwickelt: die inkrementelle Rohrumformung, bei dem ein rotierendes Drückwerkzeug das Rohr lokal plastifiziert. Dadurch lassen sich nicht nur höchstfeste Werkstoffe sehr gut biegen, sondern auch extrem enge Radien hochgenau herstellen.

mmer häufiger werden gängige Werkstoffe von hochfesten und höchstfesten abgelöst, da hierdurch ein konsequenter Leichtbau durchgeführt werden kann. Die Produkte sind stärker belastbar und trotzdem sehr viel leichter. Gleichzeitig wird Material in nicht unerheblichem Maß eingespart. Allerdings stoßen herkömmliche Umformverfahren bei diesen Werkstoffen an ihre Grenzen oder sind überfordert. Daher setzen transfluid und das Institut für Umformtechnik und Leichtbau der Technischen Universität Dortmund auf ein neuartiges Verfahren – die inkrementelle Umformung. Hierbei handelt es sich um eine schrittweise, übergangslose Umformung. Diese Lösung eröffnet völlig neue Möglichkeiten. Bereits seit 2009 arbeitet transfluid in einem Kooperationsprojekt mit der Technischen Universität Dortmund an der Entwicklung eines solchen Verfahrens zur industriellen Nutzung und einer Maschinentechnologie zur Kaltumformung von Rohren. Damit können variable Querschnittsverläufe auf der Längsachse hergestellt werden. Bei der inkrementellen Rohrumformung wird das Rohr von einem Pusher durch ein das Rohr umlaufendes Drückwerkzeug/Rollwerkzeug geschoben. An dem Werkzeug sind mehrere radial einstellbare Drückrollen installiert, die rollierend in das Rohr drücken und den Werkstoff dadurch lokal plastifizieren. Das Drückwerkzeug umläuft das Rohr mit einer variabel einstellbaren Umdrehungsgeschwindigkeit. Dadurch erfolgt eine partielle Querschnittsverjüngung des Rohres. Das Ausmaß der Querschnittsverjüngung hängt von der Zustellung der Drückrollen ab. Dabei kann ein Werkzeug für unterschiedliche Rohrgrößen verwendet werden. Die Werkzeuge sind nahezu verschleißfrei. Während der Umformung wird die lokale Plastifizierung des Werkstoffs in der Umformzone genutzt, um durch einen Biegekopf ein Biegemoment in den Prozess zu überlagern. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit im reduzierten Bereich Bögen ohne materialspezifische Einflüsse wie Rückfederung herzustellen. Die 7-achsige CNC-Steuerung, bei der alle Achsen gleichseitig fahren können, sichert dabei einen absolut wiederholgenauen Prozess ab. Interessanter Nebenaspekt: Bei dieser Verformung gibt es im lokal reduzierten Rohrbereich keine Veränderung der Wandstärke. Dies ist insbesondere für nachfolgende Hydroformoperationen sehr wichtig. Das inkrementelle Umformungsverfahren eröffnet völlig neue Möglichkeiten: So können hoch- und höchstfeste Werkstoffe mit einer Bruchdehnung von weniger als 5 Prozent und einer Festigkeit bis zu 1.500 Mpa kalt umgeformt werden. Zudem lassen sich Biegeradien von 1 x D und kleiner sowie Freiformradien ohne jegliche Rückfederung mit höchster Genauigkeit im laufenden Prozess formen. Ferner kann eine geringe Ovalität des Bogens bei minimaler Wandstärkenschwächung erzielt werden. transfluid sieht deshalb in dem Verfahren die inkrementelle Rohrumformung der Zukunft und eine weltweite Innovation. Wie das Unternehmen versichert, haben alle bisher durchgeführten Versuche extrem positive Resultate geliefert, sodass dieses Verfahren inzwischen als Patent angemeldet ist. transfluid arbeitet zur Zeit an der Entwicklung und dem Aufbau einer Serienanlage für das inkrementelle Umformen von Rohren bis zu einem Durchmesser von 90 mm. Solche bedarfsgerecht hergestellten Rohre – tailor tubes – sollen zukünftig eine wichtige Rolle bei hochanspruchsvollen industriellen Produkten spielen. Das Schmallenberger Unternehmen ist deshalb fest überzeugt: “Mit dieser Innovation in der Rohrumformung eröffnet transfluid völlig neue Dimensionen und bietet ‘die’ Lösung für Rohre.“W

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