Warmumformung – Inhouse Projekt für die Gedia Automotive Group

Der Paradigmenwechsel in der Blechumformung

Zunehmend restriktive gesetzliche Forderungen bezüglich Insassensicherheit in Personenfahrzeugen haben ab Mitte der 1980er Jahre zur Verwendung von Karosseriestrukturkomponenten aus ultra-hochfesten Stählen geführt. Aufgrund nicht verfügbarer konventionell bei Raumtemperatur umformbarer Stähle in dieser Festigkeitsklasse, kamen hier erstmals Vergütungsstähle zum Einsatz, die ihre geometrische Form bei hohen Temperaturen erhalten und ihre überragenden mechanisch-technologischen Eigenschaften durch eine  in einer Prozesssequenz verbundenen Wärmebehandlung, dem so genannten Presshärten, entfalten. Zunächst wurde diesem Technologieansatz wenig Bedeutung beigemessen, da man ihn nur als temporäre Nischenlösung betrachtet hatte. Man ging davon aus, dass, durch weiterentwickelte Stahlgüten, die dann der traditionellen Vorgehensweise folgend bei Raumtemperatur ohne Wärmeeinwirkung verarbeitet werden können, diese Technik wieder ersetzt werden würde.

Die zunehmend drängende Forderung nach einer deutlich verbesserten Umweltverträglichkeit von Automobilen hat in der letzten Dekade vor dem Millenniumswechsel die Forderung nach einer markanten Gewichtsreduzierung mit dem Ziel einer Verringerung des CO2-Ausstoßes immer lauter werden lassen. Auch unter diesem Gesichtspunkt bieten gerade ultra-hochfeste Stähle einen wichtigen Lösungsbeitrag. Dadurch bedingt ist es  nicht zu der erwarteten Rücksubstitution dieser Technologie gekommen, sondern vielmehr zu einer deutlichen Erhöhung des Einsatzes warm umgeformter Karosseriekomponenten bei gleichzeitiger Aufwertung ihres Beitrages zur Insassensicherheit. Aufgrund der unverkennbaren technologischen Vorteile der Verwendung dieser Komponenten haben in den vergangenen drei Jahren alle namhaften Automobilhersteller weltweit den Technologiewechsel nach anfänglicher Zurückhaltung für die aktuellen und kommenden Fahrzeuggenerationen vollzogen.

Zielsetzung – Vernetztes Technologiewissen

Nach der Erstimplementierung befindet sich die Warmumformtechnologie aktuell in einer ausgeprägten Diversifikationsphase, die nicht allein durch ein markantes Wachstum der Absatzmärkte gekennzeichnet ist, sondern auch durch eine Auffächerung zwischen weitgehend bekanntem Stand der Technik (= „low end“) und nach wie vor wegweisenden Innovationen (= „high-end“). Während im Stand der Technik der über die Preisgestaltung betriebene Verdrängungswettbewerb bereits im vollen Gange ist, sind mit innovativen technischen Lösungen noch attraktive Wertschöpfungen erzielbar.

Um die sich so aktuell am Markt darstellenden Potenziale unternehmerisch zu erschließen und um Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten bzw. zu erlangen, bedarf es vor allem verfügbarer Wissens- und Handlungsstrukturen. Wesentliche Strukturelemente ergeben sich dabei aus der vernetzten Betrachtung von Werkstoff- und Prozesstechnik, die letztlich die integrierte Prozessführungsstrategie des Presshärtens zentral kennzeichnet.

Dabei gilt es, im Rahmen der vorliegenden Veranstaltungen diese Wissensfelder so mit spezifischen Technologieinformationen zu bestellen, dass die Basis für den angestrebten Markteintritt und -erfolg für die teilnehmenden Unternehmen nachhaltig und umfassend gesichert werden kann.

Projektbeispiel – Qualifizierung bei der GEDIA Automotive Group

Ausgangssituation

Die GEDIA Automotive Group ist ein weltweit tätiges Familienunternehmen, das sich mit der Entwicklung und Produktion von Karosseriepressteilen und Schweißbaugruppen beschäftigt.
GEDIA legt großen Wert darauf, als anerkannter  Partner der Automobilindustrie technologisch zu den Marktführern zu gehören, damit die Verpflichtung zum dauerhaften
Vertrauen in deren Produkte und Leistungen erfüllt werden kann.

Diesem Ziel verpflichtet, hat GEDIA entschieden, in die Warmumformtechnologie zu investieren. Das Beherrschen des Herstellprozesses und die Fähigkeit zur Entwicklung von Bauteilen und Baugruppen stehen dabei im Vordergrund. Der Anspruch von GEDIA ist es, auch in der Warmumformung zu den Technologieführern zu gehören. Zur Erreichung dieses ehrgeizigen Ziels nutzt GEDIA sowohl die Erfahrungen kompetenter Partner als auch die Möglichkeit mittels geeigneter Qualifizierungsmaßnahmen das Wissen im eigenen Hause aufzubauen und weiter zu entwickeln.“

Vorgehensweise – Von den Grundlagen zur Anwendung

In einer Kombination aus Seminar und Laborpraktikum werden zunächst die Grundlagen der Wärmebehandlung von Stahl behandelt. Dabei geht es insbesondere um die Offenlegung der elementaren Zusammenhänge von Wärmeeinwirkung und deren Einfluss auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften. Mit Hilfe dieser Kenntnisse und Fähigkeiten sind die Teilnehmenden in der Lage, für die Einstellung definierter Eigenschaften bei ausgewählten Stählen geeignete Wärmebehandlungsverfahren einschließlich der hierbei vorzusehenden Thermoprozessparameter festzulegen und mittels geeigneter Werkstoffprüfverfahren zu verifizieren.

In einem zweiten Abschnitt werden die Grundlagen des Umformverhaltens von Stählen bei hohen Temperaturen durch Seminarvorträge und durch ein Laborpraktikum vermittelt. Dabei werden über die grundlegenden Mechanismen der plastischen Formgebung hinaus auch die Temperaturabhängigkeit des Umformvermögens und der Fließspannung berücksichtigt.  Ebenso werden Fragen der Hochtemperaturtribologie behandelt. Die Teilnehmenden werden durch die vermittelten Grundlagen in die Lage versetzt, die bei der Warmumformung von Karosserieblechen zu berücksichtigenden Besonderheiten umfassend zu verstehen und unter realen Prozessbedingungen angemessen zu handhaben.
Eine wesentliche Herausforderung beim Presshärten besteht in der prozesssicheren und effizienten Verkettung von Wärmebehandlung und Umformung. In Seminarvorträgen werden die unterschiedlichen Prozessvarianten des Presshärtens sowohl aus prozesstechnischer als auch aus werkstofftechnischer Sicht zunächst eingehend erläutert. Dabei wird den individuellen Verarbeitungseigenschaften unterschiedlicher Vormaterialsysteme in besonderem Maße Rechnung getragen. Die Gestaltungsmöglichkeiten zeit- und ortsvariabler Temperaturführungsstrategien mit dem Ziel der Einstellung gradierter Bauteileigenschaften werden umfassend behandelt. Zusätzlich wird der Einfluss unterschiedlicher Vormaterialsysteme im Kontakt mit ausgewählten Werkzeugstählen und -beschichtungen auf die tribologische Systemgestaltung betrachtet. Diese Kenntnisse werden dann in einem Laborpraktikum anhand von umfangreichen Presshärtversuchen vertieft. Dabei werden auch Fragen zur Auswahl geeigneter  Methoden der thermischen Prozesskontrolle adressiert. Die Teilnehmer erlangen die Fähigkeit, die wesentlichen für das Presshärten von Karosseriebauteilen zum Einsatz kommenden Vormaterialsysteme unter Serienfertigungsbedingungen prozesssicher zu handhaben.

Fazit

Wir, die GEDIA Gebrüder Dingerkus GmbH, benötigen als mittelständischer, international tätiger Zulieferer der Automobilindustrie in unserem Umfeld viele zuverlässige Partner. Die GRUNDIG AKADEMIE aus Nürnberg ist nun schon seit einigen Jahren einer davon und unterstützt uns mit technischen Trainings im Bereich der Warmumformung und bei der Entwicklung unserer Führungskräfte.

Zu jedem Zeitpunkt unserer erfolgreichen Zusammenarbeit konnten wir uns voll und ganz auf die Kompetenz und Zuverlässigkeit der für uns zuständigen Ansprechpartner und Trainer verlassen und fühlen uns stets erstklassig betreut. Wir können die GRUNDIG AKADEMIE in allen Belangen weiterempfehlen, danken ihr für die hervorragende Partnerschaft und wünschen für die Zukunft weiterhin viel Erfolg.

GEDIA Gebrüder Dingerkus GmbH
Ppa. Baumgart, Personalleiter, i.A. Kristina Henze, Referentin Personalentwicklung