Tagung zur Umformtechnik in Aachen

31.08.2011

Metalle sind bis heute die wichtigsten Werkstoffe für moderne Technik: Ob Flugzeug, Auto, künstliche Hüfte, Brücke oder Hochhaus - kaum ein technisches Produkt ist ohne sie denkbar. Fast alle Metalle werden am Anfang aus Bodenschätzen oder Recyclingschrott als flüssige Legierungsschmelze erzeugt und zu Formteilen oder großen Blöcken gegossen.

 

Viele Verfahren wie Walzen, Schmieden und Pressen werden eingesetzt, um ausgehend vom ersten Block durch so genannte Umformung zum fertigen Bauteil mit komplizierter Geometrie und hervorragenden Eigenschaften zu gelangen. Das Spektrum reicht dabei von mehrere hundert Tonnen schweren Turbinenwellen für moderne Kraftwerke bis zu mikroskopisch kleinen Teilen.

Mit Haifischhaut Treibstoff sparen

Vom 25. bis 30. September 2011 treffen sich im Aachener Eurogress über 600 Wissenschaftler zur International Conference on Technology of Plasticitiy, kurz ICTP2011. Diese „Olympiade der Umformtechnik“ findet nur alle drei Jahre statt, so 2002 in Yokohama in Japan, 2005 in Verona in Italien und 2008 in Gyeongju in Korea. In Aachen wird die Tagung vom Institut für Bildsame Formgebung der RWTH und dem Institut für Umformtechnik und Leichtbau der TU Dortmund ausgerichtet. Der Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft Prof. Dr.-Ing. Matthias Kleiner hält am Montag, 25.9.2011, um 9.25 Uhr eine Eröffnungsansprache.

Im Rahmen der Tagung werden Forschungsergebnisse und Ideen präsentiert: Lassen sich der Haifischhaut ähnliche metallische Oberflächen erzeugen, um bei Flugzeugen und Schiffen Treibstoff zu sparen? Wie kann man durch den Einsatz von Laserlicht berührungslos Metalle biegen? Kann ein mehrere hundert Tonnen schwerer Block so geschmiedet werden, dass feinste Poren in seinem Innern verschweißt werden?

Für Deutschland ist die Umformtechnik ein wichtiger Industriezweig. Die für die Umformung benötigten Maschinen und Anlagen wie Walzwerke, Pressen oder Ziehanlagen sind Schlüsselprodukte, mit denen der deutsche Maschinenbau eine weltweit führende Rolle einnimmt. Es liegt nahe, dass auch die Forschung auf diesem Gebiet in Deutschland eine wichtige Rolle einnimmt. Die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Hochschule hat Tradition und führt seit Jahren immer wieder zu wegweisenden Innovationen. So werden große Elemente die Tanks der Ariane-Rakete heute beim Kugelstrahlzentrum in Aachen (KSA) nach Methoden gefertigt, die in den 80er und 90er Jahren am RWTH-Institut für Bildsame Formgebung entwickelt wurden. Vielleicht werden in einigen Jahren auch Flugzeuge fliegen, die durch in Aachen entwickelte metallische Haifischhaut Treibstoff sparen.

Flugzeuge mit Haifischhaut

Haifischhaut ist durch so genannte Riblets gekennzeichnet. Diese sehr feinen, schmalen Kanäle mit einer Breite von 100 µm könnten die Effizienz von Flugzeugen, Zügen und Pipelines erheblich steigern. Bei Flugzeugen, deren Flügel und Rumpf mit solchen Riblet-Strukturen versehen sind, kann beispielsweise der Strömungswiderstand um zwei bis acht Prozent reduziert werden.

Da die direkte Herstellung von Riblets auf metallischen Oberflächen sehr zeitaufwändig wäre, bleibt als wirtschaftliche Lösung, die Strukturierung von Blechen direkt in den Herstellungsprozess des Kaltwalzens zu integrieren.

Hierzu muss das negative Abbild der gewünschten Struktur vorher in die Walze eingebracht werden. Da die Wirksamkeit der Riblets erheblich davon abhängt, dass sehr feine Spitzen gewalzt werden, ist es kaum möglich, die Negativform durch abtragende Verfahren ausreichend fein und zu akzeptablen Kosten zu erzeugen. Am RWTH-Institut für Bildsame Formgebung wurde in einem von der VolkwagenStiftung gefördertem Projekt eine neuartige Strukturierung der Walzenoberfläche erprobt. Ein sehr feiner, runder und hochfester Stahldraht wird mit entsprechender Vorspannung eng um die Walze gewickelt. Die so strukturierten Arbeitswalzen tragen nun ein nahezu perfektes Abbild der gewünschten Ribletform und konnten in Versuchen erfolgreich zur Strukturierung von Aluminiumblechen durch Kaltwalzen eingesetzt werden.