Neue Verfahren in der Metallindustrie

Mit neuen Materialien und Verbundstoffen verändern sich auch die Verfahren in der Produktion. Traditionelles Schweißen, Nieten, Schrauben und Pressen ist in der Metallindustrie auf dem Rückzug. Es wird mehr geklebt, wobei sich Klebstoffe und Klebetechniken permanent weiter entwickeln. Auch völlig neue Verfahren erobern die Produktionshallen.

Zum Beispiel:

Fibre Placement
Tailored Fibre Placement (TFP) ist ein Verfahren für die Produktion von Verbundstrukturen, bei dem die Kohlestofffaserbündel (Rovings) auf einem Trägermaterial maßgeschneidert aufgestickt werden. Durch gekrümmte Faserorientierungen ist es möglich, die Bauteile den Belastungen besser anzupassen. Spannungskonzentrationen an Kerben, Ecken und Ausschnitten sind besonders anfällig für Materialversagen. Statt Formen zu ändern kann mit Fibre Placement gezielt Spannungskonzentration abgebaut werden.

Thixogießen
Statt eines stranggegossenen Vormaterials werden bei diesem Verfahren Bolzen verwendet, die durch Verdichten von metallischen Pulvermischungen hergestellt werden. Die Bolzen werden dann in einfachen Umluftöfen in teilflüssigen Zustand versetzt und erhalten ihre Form auf eine Kaltkammer-Druckgießmaschine. Nachdem Gießlauf etc. entfernt ist, kann das Halbzeug geschäumt werden. Vorteil: gleichmäßigere Schäume, geringerer Energieeinsatz.

Hydroforming
Beim Innenhochdruckumformen (IHU, engl. Hydroforming) wird ein rohrförmiges Werkstück durch Innendruck aufgeweitet und gleichzeitig gestaucht. Das Werkstück nimmt in einem geschlossenen Werkzeug durch den Innendruck die Form der Werkzeuggravur an. Der Innendruck (bis ca. 3000 bar und höher) wird durch eine Wasser-Öl-Emulsion übertragen. Die Axialkraft zum Stauchen wird über zwei Dichtstempel an den Rohrenden eingeleitet.

Eingesetzt wird IHU bevorzugt für Rohre mit einer variablen Dicke und für T-Stücke wie Fittinge oder auch Wasserhähne. Durch IHU lassen sich unter anderem hohe Steifigkeiten erzielen. Ein Beispiel hierfür ist die A-Säule des 3er-Cabrios (E46) von BMW: Sie ist so steif, dass ein weiteres baugleiches Fahrzeug mit seiner gesamten Masse auf der Querverbindung der beiden A-Säulen lasten kann. Auch die Aluminiumhinterachsen der 5er-(E39, E60) und 7er-(E65)Serie von BMW werden mit dieser Technik hergestellt.

Weitere Techniken
Strukturelles Nähen, Injektionstechniken, neue Fügetechniken und innovative Schweißtechniken wie das Rührschweißen werden erprobt und teilweise schon in der Fertigung eingesetzt.

Das Flugzeug von morgen

In Stade bei Hamburg entwickelt die CTC GmbH Fertigungsverfahren für Flügel- und Rumpfstrukturen aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Zurzeit geht es um Verbesserungen der Bauteileigenschaften und Reduktion der Fertigungsschritte. Dabei testet CTC zum Beispiel Harzinfusionen, durch die bei der Rumpfschale die Haut mit den notwendigen Verstärkungen in einem Schritt gefertigt wird. Ein weiterer Test läuft mit einer Roboter gestützten Nähanlage, die über drei Nähköpfe Doppelsteppstich, Blindstich und Tufting erledigen kann. Vernäht werden textile Versteifungsstrukturen mit der Flugzeughaut.