Neues Querwalz-Verfahren für nicht-runde Bauteile

Der Automobilzulieferer Hirschvogel hat ein Querwalz-Verfahren entwickelt, bei dem erstmalig Bauteile erzeugt werden können, die nicht rotationssymmetrisch sind.

Neues Querwalz-Verfahren für nicht-runde Bauteile

Bild: Hirschvogel

Das sogenannte Querwalzen gilt als hocheffizientes und kostengünstiges Verfahren der Warmmassivumformung: Zwischen zwei Werkzeugen rotiert ein Bauteil um seine Längsachse und wird durch die Werkzeugkontur kontinuierlich in die Endform gebracht.

Das Querwalzen wird heute einerseits eingesetzt, um Vorformen für das Gesenkschmieden zu erzeugen. Dabei wird der Werkstoff in Längsrichtung des Walzlings verteilt, um die Gratbildung beim Schmieden zu minimieren und Einsatzmaterial zu sparen. Andererseits gibt es auch Querwalzvorgänge, bei denen einfache rotationssymmetrische Bauteile (z. B. Getriebewellen) für die weitere spanende Bearbeitung produziert werden.

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Bei Hirschvogel wird nun das Querwalzen weitergedacht. In einem zum Patent angemeldeten Verfahren werden durch entsprechende Gestaltung der beiden Werkzeuge erstmalig nicht-rotationssymmetrische Bauteile erzeugt. Dabei kann es sich um Querschnittsformen handeln, deren Schwerpunkt in der Rotationsachse liegt, deren Außenform aber nicht rund ist (z. B. Nockenformen). Es sind auch runde oder unrunde Querschnittsgeometrien möglich, deren Schwerpunkt nicht in der Haupt-Rotationsachse des Bauteils liegt (ähnlich Kurbelwellen).

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Durch Anwendung von Kinematiksimulationen im CAD und intensive Anwendung der Stofffluss-Simulation mit der Finite-Elemente-Methode werden Werkzeugkonturen entwickelt, die zu den gewünschten nicht-rotationssymmetrischen Bauteilkonturen führen. Diese Technologie lässt sich zum Beispiel auf Nockenstücke für variable Ventiltriebe anwenden, wie sie in einigen Motoren schon in Serie sind oder derzeit entwickelt werden. Im Vergleich zur Fertigung dieser Bauteile aus dem Vollmaterial kann der Materialeinsatz um ca. 30 % reduziert werden. Dabei wird auch die spanende Bearbeitungszeit deutlich verringert.

Im Vergleich zu liegend geschmiedeten Umformteilen ist immerhin eine Verringerung des Einsatzmaterials von 10 % möglich.
Die Innovationskraft der Hirschvogel Automotive Group führt also bei diesen zukünftig hochvolumigen Trendbauteilen zu einer signifikanten Kosteneinsparung. Dies erhöht auch die Wirtschaftlichkeit der Ventilhub-Verstellsysteme zur Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren.

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