Hydraulik für Ziehkissen

Hydraulik für Ziehkissen
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März 2017

 

Automobilhersteller entwerfen zum Teil sehr komplexe Bauteile, die Zuliefererindustrie benötigt deshalb raffinierte Maschinen. So eine ist die Stufenpresse der ANDRITZ Kaiser GmbH. Eine Schlüsselfunktion nimmt darin ein Ziehkissen mit Hydraulik von Rexroth ein.

Hunderte von Blechteilen sind in Autos verbaut. Das gängige Verfahren, sie in Form zu bringen, ist das Tiefziehen. Da sich die Fahrzeugentwickler immer komplexere Geometrien ausdenken und auf neue Werkstoffe setzen, kommen viele Zulieferer mit traditionellen Fertigungsverfahren an ihre Grenzen: Der Trend zu immer aufwendigeren Formen führt in der Branche teilweise zu hohem Ausschuss. Genau das wollte der amerikanische Zulieferer Tenneco bei der Produktion neuer Schalenschalldämpfer für den Ansaug- und Abgasstrang vermeiden. Heutige Schalldämpfer sollen nicht nur helfen, die gesetzlichen Lärmgrenzen einzuhalten, sondern auch die Akustik im Wageninnern gezielt beeinflussen – je nach Kundenwunsch komfortbetont leise oder sportlich mit sattem Sound. Möglich machen dies komplexe Konstruktionen mit einer filigranen Strömungs- und Schallführung. Zusätzlich setzen die Entwickler auf sogenannte Sandwichbleche: zwei miteinander verbundene Bleche, die eine dünne, schallisolierend wirkende Luftschicht trennt. Die Außengeometrie ist dabei so konzipiert, dass sie sich an den Unterboden des Fahrzeugs anschmiegt und nur wenig Platz einnimmt. Es sind also sehr präzise Formprozesse gefragt, um die Bauteile im Kaltformverfahren herzustellen.

Tenneco wandte sich für eine neue Stufenpresse deshalb an ANDRITZ Kaiser, einen Experten für Stanz- und Umformtechnik. „Das Besondere dieser Anlage sind die 180 Millimeter Ziehtiefe sowie die anspruchsvollen geometrischen Anforderungen an die Bauteile“, erinnert sich Wolfgang Wiedenmann, stellvertretender Vertriebsleiter bei ANDRITZ Kaiser. Zudem handelt es sich bei Blechen mit einem Maß von 800 mal 400 Millimeter um relativ große Teile.

Perfektes Zusammenspiel

Das Prinzip des Tiefziehverfahrens ist denkbar einfach: Ein Pressenstößel drückt das Oberwerkzeug in das zu bearbeitende Blech auf dem Unterwerkzeug und bringt es somit in die gewünschte Form. In der Praxis sieht es dann aber doch etwas komplizierter aus: Damit keine Falten und Risse entstehen, darf das Blech – auch Platine genannt – beim Pressvorgang nicht unkontrolliert nachrücken. Eine Schlüsselkomponente, die das verhindert, ist das Ziehkissen: Zum einen fixiert es über die Blechhalter die Platinen und zum anderen sorgt es bei der Umformung für die genaue Nachführung des Blechs. Eine weitere Aufgabe des Ziehkissens ist es, das fertige Bauteil auszuwerfen und Platz für das nächste zu schaffen. Gesteuert und geregelt wird die Maschinenkomponente durch eine hydraulische Lösung.

Die Herausforderung war dabei, ein servohydraulisches Ziehkissen in eine mechanische Servopresse zu integrieren. Servopressen bieten den Vorteil, dass sich die Stößelbewegungen sehr präzise programmieren lassen. Da das Ziehkissen bei der Umformung der Gegenspieler des Stößels ist, müssen dessen Bewegungen genau übereinstimmen. ANDRITZ Kaiser setzte deshalb auf die einbaufertige Servohydraulik von Rexroth. „Wir können jetzt mit dem Ziehkissen achskoordiniert der Stößelbewegung folgen“, sagt Wiedenmann. Dafür sind direkt an die Zylinder drei Ziehkissenblöcke von Rexroth angeflanscht, die das Kissen auf und ab bewegen. Ein weiterer Block dient als Auswerfer. Zwei Axialkolbenpumpen von Rexroth bauen den nötigen Druck auf, um das Blech kontrolliert zu halten. Mit der frei programmierbaren hydraulischen Bewegungsführung von Rexroth können die Kunden von ANDRITZ Kaiser jetzt Bauteile herstellen, die bisher nicht möglich waren – bis zu 30 pro Minute. Damit die hohen Taktzahlen nicht zulasten der Sicherheit gehen, bietet die Antriebslösung von Rexroth funktionale Sicherheitstechnik für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung.

Schnell produktiv

Bei neuen Anlagen dauert es teilweise bis zu einem Jahr, bis alle Feinabstimmungen wirken und die Abläufe eingespielt sind. Die neue Maschine von ANDRITZ Kaiser hingegen lieferte wegen der flexiblen Steuerungsmöglichkeiten bereits nach einem Tag qualitativ gute Teile. Dies war möglich, weil sich im hydraulischen Achsverbund die Kräfte und Positionen einzelner Achsen exakt und mit hoher Wiederholgenauigkeit regeln lassen. Aufgrund der Steifheit und Präzision des Gesamtsystems konnte der Endkunde seine Produktivität um 30 Prozent steigern und die Ausschussteile um bis zu 20 Prozent reduzieren. Das Anlagenkonzept ist zudem so konzipiert, dass der Weg für neue Konstruktionen und Bauteile frei ist. Entstanden ist die Servohydrauliklösung in einer engen Engineering-Zusammenarbeit von Tenneco, ANDRITZ Kaiser und Bosch Rexroth. „Das Ergebnis ist sehr gut und unser Kunde ist begeistert“, sagt Wiedenmann.


Der Ziehprozess

Das Ziehteil (3) liegt auf den Blechhaltern (4) bereit. Der Pressenstößel (1) senkt sich und klemmt das Blech zwischen Oberwerkzeug (2) und Blechhalter. Das Ziehkissen (7) baut den dafür nötigen Druck auf. Der Pressenstößel zieht mit dem Oberwerkzeug das Blech über die Matritze. Das Ziehkissen regelt kontinuierlich die Ziehkraft nach Prozessvorgabe. Das kontrollierte Nachrücken des Ziehteils wird über die Kraftregelung der Blechhalter geregelt. Ist der Tiefziehvorgang abgeschlossen, geht der Pressenstößel in seine Ausgangsposition zurück. Das fertige Bauteil kann ausgeworfen werden.

 
Der Ziehprozess