Die Trumpf Innovationsoffensive geht weiter: Zusammen mit der TU Wien hat das Unternehmen ein einzigartiges Verfahren entwickelt, das bisher nicht umformbare, spröde Materialien wie Magnesium-, Aluminium- oder Titan-Legierungen bearbeitbar macht. Am 30. Juni 2009 stellten die Forscher ihr Produkt im Rahmen eines Presse- und Wissenschaftstages als Studie vor.

Das Verfahren, das bisher den Namen „laserunterstütztes Gesenkbiegen" oder kurz LUGB trägt, stellt einen Meilenstein in dieser Umformtechnologie dar. Es hat das Potenzial, das Spektrum heutiger Anwender stark zu erweitern. Zudem könnte es die Konstruktion künftiger Gesenkbiegemaschinen maßgeblich beeinflussen.

Spröde Werkstoffen wie hochfeste Stähle, Aluminium, Titan, Magnesium oder Wolfram brechen wegen der Dehnung an der Außenseite des Biegewinkels schon bei geringer Zubiegung. Wird das Bauteil jedoch erwärmt, typischerweise auf 150-300°C, lässt sich das verhindern. Denn auf diese Weise steigt bei zahlreichen Materialien die Bruchdehnung um ein Vielfaches.

„Bei Versuchen in der Vergangenheit wurden Werkstücke im Ofen oder durch direkte Flammen erwärmt, was allerdings zeitintensiv war und leicht die Oberflächen beschädigte", berichtet Prof. Dieter Schuöcker, Leiter des Instituts für Fertigungs- und Hochleistungslasertechnik an der TU Wien. „Zudem ist ein selektives Erwärmen der Biegelinie völlig ausreichend. Im Gegensatz zu Plasma- oder Induktionstechnologien kann der Laserstrahl dies auf einer sehr schmalen Spur leisten und stellt deshalb für diese Anforderung die beste Lösung dar."

Das laserunterstützte Gesenkbiegen kann auf einer regulären Abkantpresse erfolgen. Während zunächst eine kleine Kaltkantung das Werkstück versteift, beginnt der im Unterwerkzeug verbaute Laser mit der lokalen Erwärmung des Materials. Ein im Oberwerkzeug integriertes Thermoelement prüft, ob ein vorgegebenes Temperaturniveau erreicht ist, das sich je nach Materialart und -dicke variieren lässt. Dann wird der Biegevorgang direkt fortgesetzt, und auch die Erwärmung geht weiter. So ist sichergestellt, dass schnell, zur richtigen Zeit und am richtigen Ort nur soviel Wärme eingebracht wird, wie tatsächlich nötig ist.

Die von der TU Wien und TRUMPF vorgestellte Studie verwendet 200-Watt-Diodenlaserbarren auf Mikrokanalkühlern. In je ein 100 Millimeter hohes und 100 Millimeter langes Untergesenk mit 16 Millimetern Gesenkweite ist ein Diodenlaser mit acht dieser Laserdiodenbarren eingebaut. Über Steckverbindungen können beliebig viele solcher Diodenlaser-Gesenke aneinandergereiht werden. Der gesamte Aufbau ist modular, so dass die Diodenlaser leicht ausgetauscht bzw. in andere Gesenkformen eingebaut werden können.

Ein pneumatisch betätigter Schuber, der bis zum Werkstück reicht, schließt das Gesenk ab und macht so auch kleinere Biegelängen ohne Strahlaustritt möglich. Um die Optiken nicht durch herabfallenden Schmutz zu gefährden, wird während des Biegevorgangs gefilterte Pressluft von der Seite eingeblasen. Diese Lösung bewährt sich nach Tests am Institut für Fertigungs- und Hochleistungslasertechnik der TU Wien selbst für stark verschmutzende Bleche mit Zunder oder Farbe.

In die Studie von TU Wien und TRUMPF wurden auch Anwender mit ihren individuellen Anforderungen einbezogen. Die AMAG Rolling beispielsweise, eine Tochtergesellschaft der Austria Metall Aktiengesellschaft (AMAG), liefert hochfeste Aluminiumlegierungen für die Herstellung von Automobil-Karosserieteilen, Flugzeug-Strukturteilen oder von Spezialartikeln für die Ski- und Sportindustrie. „Die Warmumformung solcher Bleche bietet erhebliches Potential für komplexe Bauteile mit höchster Festigkeit - und das zu moderaten Materialpreisen", so Dr. Dirk Uffelmann, Technologe bei AMAG.

Auch die Salzgitter Magnesium-Technologie GmbH, eine Tochtergesellschaft der Salzgitter AG und industrieller Hersteller von Magnesium-Walzplatten, -Bauteilen und -Konstruktionen, ist für die Automobiltechnik, Luft- und Raumfahrt sowie für den Maschinen- und Elektronikgerätebau tätig. „Es besteht erhebliches Potential und grundsätzlicher Bedarf für das Warmbiegen von Magnesium-Blechteilen, von der Fertigung ultraleichter Feinblechgehäuse bis hin zu Stanzbiegeteilen der Verkehrstechnik," berichtet Dr. Peter Juchmann, Geschäftsführer bei Salzgitter

Und was sagen die Entwickler über die Zukunft ihrer Technologie? „Das LUGB ist eine hervorragende Basisentwicklung für neue Anwendungen in der Biegetechnologie", resümiert Armin Rau, technischer Geschäftsführer der TRUMPF Maschinen Austria Ges.mbH & Co. KG. „Aber es ist noch nicht reif für den Verkauf. Zunächst müssen Teilaspekte wie die Abschaltung nicht benötigter Lasermodule und der mechanische Aufbau optimiert werden". Mögliche Anfragen werden so lange individuell behandelt, um für jeden Fall die passenden Lösungsmöglichkeiten und Vorschläge ermitteln zu können.