Schmiedegesenke unter Spannung: Elektroden helfen, Schmiedefehler frühzeitig zu erkennen

Mit Hilfe von Elektroden können Schmiedegesenke überwacht und Fehler frühzeitig erkannt werden. Das hat das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) nachgewiesen. Gemeinsam mit zehn Unternehmen und dem Industrieverband Massivumformung e. V. haben die Wissenschaftler aus Hannover zwei Jahre lang erforscht, wie Schmiedeprozesse intelligent überwacht werden können.

Wenn Strom fließt, können Schmiedeunternehmen Geld sparen. Was zunächst absurd klingt, haben Ingenieure des IPH in einem Forschungsprojekt nachgewiesen. Seit dem Frühjahr 2011 untersuchten die Wissenschaftler aus Hannover, wie fehlerhafte Schmiedeteile direkt an der Presse als solche erkannt werden können. Dazu integrierten sie isolierte Elektroden an ausgewählten Stellen im Gesenk. Kommt das Werkstück bei der Umformung mit der Elektrode in Kontakt, schließt sich der Stromkreis. Die Mitarbeiter sehen am Computer, ob an der Elektrode Strom geflossen ist. Dadurch wissen sie, ob das Gesenk während des Schmiedens komplett gefüllt war.

Bei der Entwicklung des Verfahrens wurde das IPH von zehn Unternehmen unterstützt. Die Herausforderung bestand zunächst darin, den Bereich zwischen Elektrode und Gesenk zu isolieren. Die Ingenieure leisteten hier Pionierarbeit: Eine solche Isolation wurde bislang noch nicht umgesetzt. Wie anschließende Versuche in zwei beteiligten Unternehmen zeigten, funktioniert das Prinzip der Gesenküberwachung mit Elektroden. Zukünftig soll noch untersucht werden, wie die Standzeiten der Elektroden erhöht werden können.

Bislang stehen Schmiedeunternehmen vor einem Problem: Ob das Schmiedegesenk komplett gefüllt war und das Schmiedeteil fehlerfrei ist, können sie während oder direkt nach dem Schmieden nicht feststellen. Nach dem Abkühlen erfolgt zunächst eine Wärmebehandlung des Schmiedeteils, um die Beschaffenheit (das so genannte Gefüge) festzulegen. Fehlerhafte Schmiedeteile werden erst bei der anschließenden Qualitätskontrolle als solche erkannt – sofern eine Kontrolle erfolgt. Im schlechtesten Fall bemerkt erst der Kunde, dass ihm Fehlteile geliefert wurden. Aus ökonomischer und ökologischer Sicht wäre es sinnvoll, fehlerhafte Schmiedeteile bereits direkt nach dem Schmieden auszusortieren. Die Wärmebehandlung des unvollständigen Bauteils würde dadurch überflüssig. Dazu müssten fehlerhafte Bauteile früher als bislang als solche erkannt werden.

Das zweijährige Forschungsprojekt „Intelligente Schmiedewerkzeuge zur Fehlerreduktion in der Massivumformung“ endete zum 30. April 2013. Gefördert wurde es von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.; die Projektbetreuung erfolgte durch die Forschungsgesellschaft Stahlverformung e. V. Als Industriepartner beteiligten sich unter anderem die Unternehmen Brinkhaus GmbH, Buderus Edelstahl Schmiedetechnik GmbH, Brankamp GmbH, Johann Hay GmbH & Co. KG, Mahle Motorkomponenten GmbH, Schwer + Kopka GmbH, Seissenschmidt AG, Hirschvogel Eisenach GmbH sowie Press- und Zerspanungstechnik Witten GmbH & Co. KG.

Mitglieder des Industrieverbands Massivumformung e. V. können die Projektergebnisse unter www.metalform.de kostenlos abrufen.