Rollenformmaschinen für Karosserie und Bauteile von Fahrzeugen

Die Automobilindustrie ist stets bestrebt, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren, die Unfallsicherheit zu verbessern und die Herstellungskosten einzudämmen. Rollformen hat sich zu einer entscheidenden Technologie für die Herstellung langer, hochfester Struktur- und Rohbaukomponenten entwickelt – von Schwellern und Türaufprallträgern bis hin zu Sitzschienen und Stoßfängerverstärkungen. Eine maßgeschneiderte Rollformmaschine für Automobilanwendungen ist ein hochentwickeltes, vollautomatisches System, das hochfeste Stähle (AHSS) und ultrahochfeste Stähle (UHSS) mit Streckgrenzen von bis zu 1.700 MPa verarbeiten kann. In diesem Artikel werden die technischen Anforderungen und technologischen Innovationen in Rollformlinien für die Automobilindustrie untersucht.

Das Automobilumfeld erfordert ein Höchstmaß an Materialausnutzung und Prozessfähigkeit. Das Rollformen bietet bei langen Profilen mehrere deutliche Vorteile gegenüber dem Stanzen: Es erzeugt ein nahezu endkonturnahes Teil mit ausgezeichneter Maßhaltigkeit, es führt zu weniger Ausdünnung und Kaltverfestigung an Biegungen und es können Materialien verarbeitet werden, die aufgrund von Rückfederung oder eingeschränkter Formbarkeit schwer zu stanzen sind. Eine maßgeschneiderte Rollformanlage kann Teile mit mehreren Biegungen, Ausschnitten und Prägungen in Taktzeiten produzieren, die dem Takt einer Großserien-Montageanlage entsprechen – oft alle paar Sekunden ein Teil.

AHSS-Sorten wie DP980 und martensitisches MS1500 stellen eine große Herausforderung für Rollformanlagen dar. Ihre hohe Streckgrenze erfordert extrem steife Maschinenrahmen und drehmomentstarke Antriebssysteme. Kundenspezifische Automobil-Rollformer verwenden schwer gebaute Ständer mit Wellen mit großem Durchmesser und Kegelrollenlagern, um den beim Formen entstehenden Seitenschub zu bewältigen. Bei der Entwicklung des Walzwerkzeugs wurde besonderes Augenmerk auf die Kompensation der Materialrückfederung gelegt, wobei eine iterative Simulation in Software wie COPRA oder SHAPE-RF zum Einsatz kam.

Da AHSS eine begrenzte Bruchdehnung aufweist, müssen die Biegeradien größer sein als bei Weichstahl. Der kundenspezifische Walzdurchgangsplan verteilt die Biegung schrittweise auf mehrere Stationen und stellt so sicher, dass die äußere Faserdehnung niemals die Materialgrenze überschreitet. Nach dem Umformen muss der Querschnitt des Teils über mehrere Meter hinweg innerhalb einer Toleranz von ±0,3 mm bleiben, um den Anforderungen der Schweißvorrichtung im Karosseriebau gerecht zu werden.

Eine typische Rollformlinie für die Automobilindustrie umfasst eine servoangetriebene Vorstanzpresse, die vor dem Formen Löcher und Schlitze in das Flachband stanzt. Dies ist entscheidend für Teile wie B-Säulen-Verstärkungen, die für die Montage präzise Lochmuster erfordern. Nach dem Formen und dem endgültigen Trennen gelangt das Teil häufig in eine Richt- oder Sweep-Korrekturstation, um die Längswölbung zu korrigieren. Lasermesssysteme scannen das Teil und geben die Daten an eine Korrektureinheit weiter, die eine kontrollierte Biegung anwendet, um einen Nulldurchlauf zu erreichen.

Einige Automobil-Rollformer verfügen über Laserschweißzellen zum Formen maßgeschneiderter Rohlinge oder geschlossener Rohrabschnitte. Eine Rollformanlage kann zwei Streifen unterschiedlicher Dicke aufnehmen, sie im Handumdrehen zusammenschweißen und dann den kombinierten Rohling zu einem einzigen Profil mit unterschiedlicher Dicke entlang seiner Länge formen. Diese Technologie, die als flexibles Rollformen bezeichnet wird, ist auf dem neuesten Stand und hängt vollständig von einem maßgeschneiderten Maschinendesign ab.

In der Automobilproduktion ist Null Fehler nicht verhandelbar. Maßgeschneiderte Rollformmaschinen für die Automobilindustrie verfügen über mehrere optische Inspektionsstationen. Kameras erkennen Oberflächenfehler, prüfen das Vorhandensein und die Position von Löchern und messen die Querschnittsgeometrie mithilfe der Lasertriangulation. Jedes Teil, das nicht den Spezifikationen entspricht, wird automatisch aussortiert und die Daten werden zur statistischen Prozesskontrolle protokolliert. Die SPS der Maschine kommuniziert mit dem Produktionsmanagementsystem des Werks und ermöglicht so eine Echtzeitüberwachung von überall auf der Welt.

Die kundenspezifische Rollformmaschine ist zu einer integralen Technologie im Automobilbau geworden und ermöglicht die Massenproduktion leichter, crashsicherer Strukturbauteile. Seine Fähigkeit, die härtesten Stähle zu verarbeiten, mehrere Vorgänge in einem Durchgang zu integrieren und eine Wiederholgenauigkeit im Mikrometerbereich zu liefern, macht es für moderne Fahrzeugplattformen unverzichtbar. Während sich die Branche in Richtung Elektrofahrzeuge und weiterer Gewichtsreduzierung bewegt, wird die Komplexität der Rollformlinien für die Automobilindustrie weiter zunehmen.