Merkblatt 180

Walzprofilieren von Flacherzeugnissenaus Stahl

Stahl-Informations-Zentrum

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Vortragsveranstaltungenschaffen ein Forum für Erfahrungs-berichte aus der Praxis.

Messen und Ausstellungendienen der Präsentation neuerWerkstoffentwicklungen und inno-vativer, zukunftsweisender Stahl-anwendungen.

Als individueller Servicewerden auch Kontakte zu Institu-ten, Fachverbänden sowie Spezia-listen aus Forschung und Industrievermittelt.

Die Pressearbeit richtet sichan Fach-, Tages- und Wirtschafts-medien und informiert kontinuier-lich über neue Werkstoffentwick-lungen und -anwendungen.

Das Stahl-Informations-Zentrumzeichnet besonders innovative An-wendungen mit dem Stahl-Inno-vationspreis (www.stahl-innovationspreis.de) aus. Er ist einer derbedeutendsten Wettbewerbe sei-ner Art und wird alle drei Jahreausgelobt.

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Impressum

Merkblatt 180„Walzprofilieren von Flach -erzeugnissen aus Stahl“Ausgabe 2013ISSN 0175-2006

Herausgeber:Stahl-Informations-Zentrum, Postfach 10 48 42, 40039 Düsseldorf

Autoren:Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Peter Groche,Dipl.-Ing. Christian MüllerInstitut für Produktionstechnikund Umformmaschinen (PtU),Fachbereich Maschinenbau derTU Darmstadt,64287 Darmstadt

In Zusammenarbeit mit:European Cold Rolled Section Association (ECRA),40474 Düsseldorf

Redaktion:Stahl-Informations-Zentrum

Die dieser Veröffentlichung zu -grunde liegenden Informationenwurden mit größter Sorgfalt re-cherchiert und redaktionell be -arbeitet. Eine Haftung ist jedochausgeschlossen.

Ein Nachdruck – auch auszugs-weise – ist nur mit schriftlicherGenehmigung des Herausgebersund bei deutlicher Quellenangabegestattet.

Titelbild:Tillmann Profil GmbH, 59846 Sundern

Merkblatt 180

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Seite Seite

3

3 Fertigungsgerechte Profilgestaltung ........... 17

3.1 Auslegungskriterien für Profilbauteile ............ 17

3.2 Prinzip der gleichen Gestaltfestigkeit .............. 20

3.3 Prinzip der direkten und kurzen Kraft-leitung ............................ 20

3.4 Prinzip der abge-stimmten Verformung .... 21

3.5 Aufgabenintegration bei unterschiedlichen Funktionen ..................... 21

4 Spezielle Verfahrenund Entwicklungen .... 21

4.1 Einleitung ...................... 214.2 Bauteiloptimierung

durch hoch- und höchstfeste Stähle .......... 21

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

4.3 Bauteiloptimierung durch Kombination von Walz- und Walz-profilierverfahren ........... 22

4.3.1 Tailored Blanks .............. 224.3.2 Tailored Strips................ 234.3.3 Spaltprofilieren .............. 244.3.4 Spaltbiegen .................... 254.4 Flexibles

Walzprofilieren .............. 274.5 Herstellung von

multifunktionalen Blechbauteilen ............... 28

4.6 Bauteiloptimierung durch innovative Umformtechnik .............. 29

5 Literaturverzeichnis ... 29

6 Weiterführende Literatur ........................ 31

InhaltSeite

1 Einleitung .................... 4

2 Verfahrens-technologie .................. 4

2.1 Einordnung und Beschreibung ................. 4

2.2 Wirtschaftliche Aspekte .. 62.3 Halbzeuge für das

Walzprofilieren .............. 72.4 Aufbau typischer

Profilieranlagen .............. 82.5 Umwelt- und

Ressourcenschonung ..... 112.6 Prozessentwicklung für

das Walzprofilieren ........ 112.7 Zusatzoperationen ......... 152.8 Qualitätssicherung ......... 162.9 Breitbandprofilieren ..... 17

Abb. 1: Walzprofilierte Bauteile für verschiedene Industriezweige [60]

4

1 Einleitung

Walzprofilieren ist ein Kaltum-formverfahren für die Fertigungvon Profilen aus Bändern oderBlechen. Anwender dieser Tech-nologie, die Profileure, nutzen dasVerfahren vor allem für die Erzeu-gung dünnwandiger Profile ausStahlwerkstoffen. Seit den erstenAnwendungen Ende des 19. Jahr-hunderts hat das Walzprofilierenbis heute eine weite Verbreitungin der Serienfertigung gefunden[34].

Viele Industriezweige greifenauf durch Walzprofilieren her -gestellte Produkte zurück. Diesschließt beispielsweise den Fahr-zeug- und Möbelbau sowie die Bau-industrie ein. Typische Anwendun-gen sind Konstruktionsrohre, Stahl-schutzplanken oder Schubladen-führungen.

Auf Walzprofilieranlagen wer-den sowohl offene als auch ge-schlossene Profile hergestellt. Zu-sätzlich zum Walzprofilieren ist beigeschlossenen Profilen ein Füge-prozess notwendig. Dieser bestehtin den meisten Fällen aus einemSchweißvorgang. In Prozesskettenaus Walzprofilieren und Schweißenentsteht der überwiegende Anteillängsnahtgeschweißter Rohre ineinem kontinuierlichen Fertigungs-fluss. Abb. 1 (Seite 3) zeigt die Viel-falt von Profilbauteilen auf.

Dieses Merkblatt soll einerseitsProfileuren und Konstrukteureneinen Überblick über das Verfah-ren Walzprofilieren und die der-zeitigen Entwicklungstrends ver-schaffen. Andererseits zielt es dar-auf ab, interessierten Produktent-wicklern die Möglichkeiten diesesUmformverfahrens in Verbindungmit modernen Stahlwerkstoffenaufzuzeigen. Nach einer theoreti-schen Beschreibung des Umform-verfahrens wird der Aufbau einertypischen Anlage zum Walzprofi-lieren einschließlich der oft inte-grierten vor- und nachgelagertenBearbeitungsstationen dargestellt.Danach folgt die Vorstellung wich-tiger Regeln und Richtlinien für die

Produktgestaltung, die bei einerHerstellung durch Walzprofilierenzu beachten sind. Im letzten Teilwerden aktuelle Entwicklungenim Technologiefeld Walzprofilie-ren dargestellt.

2 Verfahrenstechnologie

2.1 Einordnung und Beschreibung

Das Walzprofilieren wird auchals Profilieren, Längsprofilieren,Rollprofilieren [5] oder Rollformenbezeichnet. Es ist ein kontinuier-liches Biegeumformverfahren undführt in der klassischen Ausprä-gung zu Profilen mit konstantemQuerschnitt über der Länge.

Die für den Transport und dieUmformung des Blechs oder Bandserforderliche Energie wird überReibschluss von den angetriebenenRollen auf das Blech oder Bandübertragen [57].

Die für die gewollte plastischeDeformation verantwortliche Bie-gebeanspruchung tritt in den Bie-gekanten auf. Beim Walzprofilie-ren bleibt die Blechdicke nahezukonstant [7]. Damit gehört es –trotz der sprachlichen Ähnlich-keit – nicht zu den Walzverfahren,da bei diesen eine Verringerungder Blechdicke bzw. der Quer-schnittsfläche erfolgt. Mit demWalzen hat das Walzprofilieren

allerdings die prinzipielle Anord-nung und Form der Werkzeugegemein. Bei beiden wird die Um-formung durch rotierende Rollen-paare hervorgerufen.

Während des Walzprofilier-prozesses tritt ein ebenes Blech-band durch die Spalte zwischenrotierenden Ober- und Unterrol-len und wird dabei gebogen. DasBiegen bis zu dem gewünschtenZielquerschnitt erfolgt stufenweise.Die in den Stufen gewünschtenZwischenzustände werden durchden jeweiligen Spalt zwischenOber- und Unterrolle vorgegeben.Abb. 2 zeigt im oberen Teil bei-spielhaft die sechs nacheinanderangeordneten Paare von Ober-und Unterrollen für die Herstel-lung eines U-Profils. Auch übli-cherweise verwendete zusätzlicheSeitenrollen sind in der Rollenan-ordnung zu erkennen. Legt mandie Querschnittsgeometrien derSpalte zwischen Ober- und Unter-rollen in den einzelnen Stufenübereinander, so ergibt sich diesogenannte Profilblume (s. Abb.2, unten).

Der Grund für die Aufteilungder Gesamtumformung auf meh-rere Stufen ergibt sich aus einerBetrachtung der Spannungs- undFormänderungszustände. Währendder Einformung des Blechs oderBands entstehen zwei charakte-ristische Spannungszustände. Dieswird anhand von Abb. 3 erläutert.

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Abb. 2: Prinzip des Walz-profilierens und eine aus einzelnenBiegeschritten resultierende Profil-blume

Profilblume eines U-Profils

Oberrollen

Seitenrollen

Unterrollen

1

12

45

6

2

3

456

3

5

In der Umformzone (Biegekante)entstehen durch die Querbie-gung Zugspannungen an der Blech-außenseite und Druckspannun-gen an der Blechinnenseite. Derzweite Spannungszustand entstehtam Blechrand (Bandkante). Hierkommt es im Bereich vor einerUmformstufe zu einer dreidimen-sionalen Einformzone (Abb. 3). In[5] wird beschrieben, dass sichdieser Bereich in eine Zone mit

Kugel- und eine mit Sattelcharakterunterteilen lässt. In der Einform -zone mit Kugelcharakter besitzendie Krümmungen in Längs- undQuerrichtung konvexe Gestalt,während die Krümmungen mitSattelcharakter konvexe und kon-kave Formen aufweisen. Bedingtdurch den geradlinigen Verlauf derBiegekante und die dreidimensio-nalen Krümmungen an der Band-bzw. Blechkante müssen in der

Einformzone zwischen zwei Ge-rüsten Band- bzw. Blechkante undBiegekante unterschiedliche Län-gen annehmen. Je größer der Bie-gewinkel einer Umformstufe ge-wählt wird, desto eher kann es dadurch zu ungewollt großen loka-len plastischen Dehnungen desProfils in Längsrichtung kommen.Diese sind die Ursache für zahl -reiche mögliche Fehler beim Walz-profilieren [29] und müssen daherklein gehalten werden.

Bedingt durch die vorgenann-ten Spannungs- und Bewegungs-zustände während der Umformunggehört das Walzprofilieren nachDIN 8586 [10] zu der Gruppe der Biegeumformverfahren mit drehen-der Werkzeugbewegung und istweiterhin der Gruppe des Walz-biegens untergeordnet, Abb. 4.Von sehr wenigen Ausnahmen ab-gesehen verzichtet man auf eineErwärmung vor der Umformung.Daher wird das Walzprofilieren derGruppe der Kaltumformverfahrenzugeordnet.

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 3: DreidimensionaleEinformzone mitSattel- und Kugel-charakter zwischenzwei Umformstufeneines U-Profils

Abb. 4: Aufgliederung der Biegeumformverfahren und Einordnung des Walzprofilierens nach DIN 8586

Bandkante

Umform

stufe X

Einform

zone Umf

ormstuf

e X+1

RollenachsebeneBiegekante

Einformzone mitSattelcharakter

Einformzone mitKugelcharakter

Freies Runden

Biegerichten

Querkraftfreies Biegen

FreiesBiegen

Gesenksicken

Winden

Gesenkrunden

Gesenkbördeln

Wellbiegen

Walzrichten

Walzrunden

Walzprofilieren

Walzziehbiegen

Gesenk-biegen

Gleit-zieh-biegen

Roll-biegen

Knick-biegen

Schwenk-biegen

Walz-biegen

Umlauf-biegen

Biegeumformen mitgeradliniger

Werkzeugbewegung

Biegeumformen

Biegeumformen mitdrehender

Werkzeugbewegung

Rund-biegen

Wickeln

6

Als technologische Alternati-ven zum Walzprofilieren (Abb. 4)können, abhängig von der herzu -stellenden Menge, der Profillängeund der Querschnittsgeometrie,insbesondere auch das Gesenkbie-gen, Gleitziehbiegen oder Schwenk -biegen infrage kommen [7].

In [7] werden die Möglichkei-ten des Walzprofilierens im Ver-gleich zu den alternativen Abkant-verfahren Schwenkbiegen und Ge-senkbiegen beschrieben. DurchGesenk- und Schwenkbiegen las-sen sich nur Profile mit relativ ein-fachen Querschnitten realisieren.Während beim Schwenkbiegenausschließlich Profile mit geringerBlechdicke erzeugt werden kön-nen und das Umformen der Schen-kel oder Flansche seriell erfolgenmuss, ist die Anzahl der Biegungenbeim Gesenkbiegen beschränkt.

2.2 Wirtschaftliche Aspekte

Walzprofilieren gehört zu denetablierten Blechumformverfahrender Serienproduktion. Im Jahr 2002wurden ca. 8 bis 10 % der jährli -chen Weltstahlproduktion durchWalzprofilieren zu Kaltprofilen ver-arbeitet [46]. Diese Produktions-menge verteilt sich auf Unterneh-men, die Profile für die eigenenEndprodukte fertigen, sowie aufspezialisierte Zulieferer für dieWalzprofiliertechnologie.

Im Vergleich der Fertigungs-zeiten ist das Walzprofilieren denalternativen Biegeverfahren weitüberlegen [40]. Letztere Verfahrenzeichnen sich zwar durch hoheFlexibilität, dafür aber auch durchgeringere Produktivität aus [35].Durch das kontinuierliche Biegenund Transportieren des Bandesbeim Walzprofilieren sind Ferti-gungsgeschwindigkeiten bis zu200 m/min möglich. Diese machendas Verfahren in der Serienferti-gung besonders wirtschaftlich.

Neben den direkten Ferti-gungszeiten bestimmt auch derZeitbedarf für die Rüstvorgängedie Wirtschaftlichkeit eines Ferti-

gungsverfahrens. Das Rüsten einerWalzprofilieranlage setzt sich ausdem Bestücken der Anlage mitden Rollen und dem richtigen Posi-tionieren der Rollen, der Justage, zusammen. Der Aufwand für dasRüsten kann insbesondere beikomplizierten Profilquerschnitten,die manchmal mehr als 50 Profi-lierstationen erforderlich machen,erheblich sein. In vielen Fällen be-tragen die Rüstzeiten bis zu 40 %der nutzbaren Zeit einer Gesamt-anlage [18]. Je nach Wechselhäu-figkeit sind verschiedene Rüststra-tegien sinnvoll.

Neue Profilquerschnitte erfor-dern den Austausch der Rollenoder die Veränderung ihrer Positio-nen. Häufig erfolgen der Austauschund die Positionierung der Rollenin der Anlage. Die Nutzungszeitder Walzprofilieranlage kann ge-steigert werden, wenn die Rollenin Gerüsten außerhalb der Walz-

profilierstrecke vorgerüstet und vorpositioniert werden. Allerdingsbedingt dies eine höhere Anzahlan verfügbaren Gerüsten, als fürden eigentlichen Fertigungspro-zess erforderlich sind. Eine weitereSteigerung der Nutzungszeit einerWalzprofilieranlage entsteht durchdie Ausrichtung mehrerer Gerüstezueinander außerhalb der Profilier-anlage. Hierfür können oft Wech-selplatten oder -tische verwendetwerden. Der Austausch der Plat-ten oder Tische kann manuell oderautomatisiert erfolgen.

Einander ähnliche Profilquer-schnitte lassen sich durch ein auto-matisches Verfahren der Rollen inBreiten- und Höhenrichtung errei-chen. Dies ist sinnvoll, wenn Bau-teilfamilien mit entsprechendengeometrischen Ähnlichkeiten zufertigen sind. Anwendungen fürsolche Positioniereinrichtungensind bei Trockenbauprofilen, bei

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Abb. 5: Typisches Rollen-lager in einemWalzprofilier -betrieb [61]

7

Kabelkanälen, Schaltschränkenoder Regalpfosten zu finden [12].

Wie beschrieben entstehenneue Profile meist durch neueRollengeometrien, die den ge-wünschten Spalt zwischen Ober-und Unterrolle bilden. NotwendigeInvestitionskosten lassen sich re-duzieren, wenn vorhandene Rollenmehrfach genutzt werden können.Oft gelingt dies, weil aufgrund vor-teilhafterer Reibungsverhältnisseund Gewichte Rollen aus mehre-ren Segmenten bestehen. DurchZusammensetzen von vorhandenenSegmenten können neue Profileohne zusätzliche Werkzeugkostenhergestellt werden. Dazu ist einesystematische Erfassung und Lage-rung der verfügbaren Rollen erfor-derlich. Abb. 5 zeigt ein typischesRollenlager.

Für die Wirtschaftlichkeit einesFertigungsverfahrens ist schließlichnoch dessen Flexibilität wichtig.Sehr einfach können die Längender Profile verändert werden. Ge-wollte oder ungewollte Änderun-gen der Stahlsorte, der Materialzu-sammensetzung (Festigkeit) oderder Blechdicke ziehen regelmäßigAnpassungsarbeiten an den Rollen-positionen nach sich.

2.3 Halbzeuge für das Walzprofilieren

Als Halbzeuge werden beimProfilieren warm- oder kaltge-walzte Bänder oder Platinen ver -arbeitet. Kaltgewalzte Stähle bie-ten Vorteile hinsichtlich Festigkeit,Maßhaltigkeit und Oberflächen-güte. Übliche Dicken der Halb-zeuge liegen beim Profilieren imBereich von 0,3 bis 20 mm.

Die Auswahl des zu verarbei-tenden Werkstoffes richtet sich inerster Linie nach den zu erfüllen-den Profileigenschaften. Hier bie-tet das Walzprofilieren den Vorteil,dass nahezu jeder kaltumformbareWerkstoff profilierbar ist. Weil dieMaterialkosten aufgrund des effi-zienten Herstellprozesses gewöhn-lich den größten Teil der Produkt-

kosten bestimmen, ist die Werk-stoffauswahl für Walzprofilierpro-zesse von überragender wirtschaft-licher Bedeutung [7].

Hohe Leichtbaugüten lassensich durch günstige Verhältnissevon Werkstoffgewicht zu Festig-keit erzielen. Walzprofilieren er-öffnet die Möglichkeit, auch hoch-und höchstfeste Stahlwerkstoffezu verarbeiten. Dies ist einerseitsauf die günstigen Reibungsverhält-nisse zurückzuführen. Vermeidungvon Schlupf zwischen Rollen undBlech hat nur geringe Gleitbewe-gungen an den Rollenoberflächenund somit kleinen Rollenverschleißzur Folge. Andererseits kann diegegenüber weicheren Stahlsortengestiegene Rückfederung durchdie Rollengestaltung gut kompen-siert werden. Auch große Über-biegewinkel lassen sich umsetzen.Schließlich eröffnet das Walzpro-filieren auch den Vorteil, Druck-spannungen senkrecht zu der Pro-filierrichtung in der Biegezone zuüberlagern. Damit kann die Ge-fahr von Rissbildung reduziert unddemzufolge können kleinere Bie-geradien versagensfrei hergestelltwerden.

Weitere wichtige Kriterien fürdie Materialwahl sind die Schweiß -eignung und die Korrosionsbe-ständigkeit. Neben dem Schutzvor Korrosion sind die Profilober-flächen auch für die optische Er-scheinung verantwortlich. Verbrei-tete Ausführungen sind insbeson-dere Schmelztauchveredelungen,Kunststoff- oder Pulverbeschich-tungen, Abb. 6.

Besonders hohe Anforderun-gen an die Profiloberflächen wer-den gestellt, wenn sie beim ferti-gen Produkt im Sichtfeld des Be-trachters liegen. Halbzeuge besit-zen oft bereits die gewünschteOberfläche. Um Abdrücke durchWerkzeuge auf der Oberfläche zuvermeiden, finden dann Schutz -folien, die erst nach dem Umform-prozess entfernt werden, Anwen-dung. Eine Gegenüberstellungzweier Bauteile mit unterschied-lichen Einsatzorten und verschie-denen Oberflächengüten zeigtAbb. 7. Das Profil auf der rechtenSeite ist später beim Kunden imnicht sichtbaren Bereich eingebaut.Aus diesem Grund sind gut erkenn-bare Rollenabdrücke akzeptabel.Das linke Bauteil muss aufgrund

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 6: Profile mit verschiedenen Oberflächenveredelungen [42]

Kunststoff Pulver -beschichtung

Zink Pulver -beschichtung

8

des vorgesehenen Einsatzes imSichtbereich eine veredelte Ober-fläche ohne Werkzeugabdrückeaufweisen.

2.4 Aufbau typischer Profilieranlagen

Profilieranlagen werden aufihren individuellen Einsatzzweckhin konfiguriert. Eine typischeWalzprofilieranlage, wie in Abb. 8dargestellt, setzt sich aus Band -vorbereitung (1–3), Vorstanzein-heit (4), eigentlicher Profilieran -lage (5), Schweißstation (6), Geo-metrieerfassung (7), Profilrichtsta-tion (8) und Abtrenneinrichtung

(9) zusammen. Oft schließen sichan die Abtrenneinheit Vorrichtun-gen zum Paketieren an.

Die Bandvorbereitung kanneine Abwickelhaspel (1), einenBandspeicher (2), oft gepaart miteiner Schweißstation für das Ver-binden von Bändern, und eineBandrichtstation (3) umfassen. Aufder Abwickelhaspel wird das an-gelieferte Coil oder Spaltband(Ring) bereitgestellt. Bandspeicherwerden genutzt, um bei einemBandwechsel nicht den Betrieb derAnlage unterbrechen zu müssen.

Abhängig vom aktuellen Durch-messer des Coils/Rings besitzt dasBand nach dem Abwickeln unter-schiedliche Welligkeiten und Eigen-

spannungen. Diese können zu Ab-weichungen von der Zielgeometrienach dem Profilierprozess füh-ren. Aus diesem Grund werden in der Bandrichtstation (3) Welligkei-ten und Eigenspannungen durchmehrfache Biegungen in entge -gengesetzte Richtungen abgebaut.Abb. 9 zeigt eine Abwickelhaspelmit anschließender Richtstation.

Die Profiliereinheit (5) kannaus bis zu 70 Einzelgerüsten be-stehen, die in ihrer Baugröße va-riieren können. In Abb. 10 sindzwei Anlagen unterschiedlicherBauart dargestellt.

Profiliereinheiten bestehen auseinem meist kastenförmigen Unter-gestell in Schweißkonstruktion,einem Maschinentisch und denhintereinander angeordneten Ge-rüsten. Drei Bauformen von Walz-profiliergerüsten sind weit ver-breitet (Abb. 11). Die erste Bau-form (a) zeichnet sich durch einefliegende Lagerung der Rollen aus[29]. Diese Variante ist für leichteProfile oder kleine Querschnittegeeignet. Durch die freie Zugäng-lichkeit der Werkzeuge auf einerSeite können die Rollen schnellgetauscht und justiert werden. Beider zweiseitigen Lagerung (b) wirddie in (a) freie Seite der Welledurch eine angetriebene Gerüst -hälfte gestützt [29]. Da durch die-se zusätzliche Abstützung größereKräfte aufgenommen werden kön-nen, ist es möglich, schwerereund dickere Profile umzuformen[1]. Allerdings muss diese zweiteGerüsthälfte bei einem Werkzeug-wechsel stets entfernt werden.

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Abb. 7: Bauteile mit unterschiedlichen Oberflächenanforderungen [43]

Abb. 8: Modell einer typischen Profilieranlage

Haspel mitCoil (1)

Band-speicher(2)

Band-richt-station(3)

Stanzen(4)

Profilier -einheit (5)

Schweißen(6)

Geometrie-erfassung(7)

Profil-richt-station(8)

FliegendeTrenneinrichtung(9)

9

Beidseitig fliegend gelagerte Ge-rüsthälften („Duplex-Maschinen“)(c) finden bevorzugt bei der Um-formung der Enden von breitenProfilen (z.B. Wand- und Decken-elementen) Verwendung [1].

Für den elektrischen Antriebder Rollen existiert eine Vielzahlvon Lösungen. Je nach zu übertra-gender Leistung werden entwedernur ausgewählte Wellen angetrie-ben, mehrere Wellen mit Kettenoder Zahnrädern in einem An-triebsstrang zusammengefasst oderjede Welle wird einzeln von einemMotor angetrieben. Zum Antriebwerden überwiegend Synchron-motoren eingesetzt.

Zur Vermeidung von Verschleißund unzulässigen Temperaturerhö-hungen während des Profilierenswerden oft Schmiereinrichtungenin Profilieranlagen integriert. Nach[29] werden fünf verschiedeneVarianten der Schmierung unter-schieden. Eine weit verbreitete Variante bilden verdampfendeÖle, die keine nachträgliche Ent-fernung des Schmiermittels erfor-dern und die in ihren Eigenschaf-ten und Dosierungen dem jewei-ligen Anwendungsfall angepasstwerden können. Eine weitere Lö-sung stellen synthetische wasser-lösliche Stoffe dar. Das Aufbringendieser Schmierstoffvarianten kannz.B. als Spray erfolgen. WeitereMöglichkeiten bieten Mikro-, Ma-kroemulsionen sowie ölbasierteSchmierstoffe [29]. Während öl -basierte Lösungen entstehendeWärme gut abführen können, bie-ten verdampfende Schmierstoffedie beste Polsterung zwischenBlech und Rollen und reduzierendadurch effektiver Reibung undVerschleiß. Emulsionen stellen ei-nen Kompromiss dar [29]. Vor -teile der Minimalmengenschmie-rung lassen sich nutzen, wenn

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 9: Abwickelhaspel mit anschließender Richtstation [13]

Abb. 10: Anlage für dünnwandige Kleinstprofile (links) [53] und Anlage für großvolumigeProfile (rechts) [38]

Abb. 11: Allgemeine Bauformen vonWalzprofiliergerüsten [1]

(a)

(b)

(c)

Abwickelhaspel Coil Richtstation

Vorratsschlaufe

Steuerung Säge Laufschlitten Führung

10

über Düsen nur die benötigte Men-ge an Schmierstoff auf das Blechaufgebracht wird. Abb. 12 zeigteine Minimalmengenschmierunginnerhalb einer Profilieranlage.

Am Ende einer Profilieranlagebefindet sich meist eine Trennein-richtung (9). Bei kontinuierlichemBetrieb verfährt diese mit der Vor-schubgeschwindigkeit des Blechsund teilt dabei das Profil in die vor-gesehenen Längen auf. In Abb. 13ist ein Beispiel für eine fliegendeTrenneinrichtung dargestellt.

Nach dem Trennen der Profi-le und dem Durchlaufen von letz-ten Qualitätssicherungsmaßnah-men, z.B. dem manuellen oderoptischen Auswerten der Geo -metriegenauigkeit und dem even-tuellen Richten des Profils, erfol-gen die Paketierung und der Trans-port zum Kunden. Abb. 14 zeigthierfür ein typisches Bild.

In viele Phasen der Profilher-stellung können weitere Zusatz-operationen, wie z. B. Stanzen (4)oder Fügen (6), integriert werden.Besonders häufig ist die Kombi -nation aus Schweißen und Profi-lieren zu finden. Ein Beispiel dafürist das Längsnahtschweißen pro-filierter Rohre. Nach dem Schweiß-prozess erfolgen häufig Vermes-sung (7) und Kalibrierung (8) derProfile. Abb. 15 zeigt eine typi-sche Walzprofilierstrecke mit dengenannten Stationen.

Walzprofilieranlagen lassensich kontinuierlich oder diskonti-nuierlich betreiben. Bei einer kon-tinuierlich arbeitenden Anlage müs-sen Bearbeitungsstationen für dis-kontinuierliche Operationen, wieAblängen oder Stanzen, entwederdurch einen Speicher von demununterbrochenen Durchlauf ent-koppelt werden oder während derBearbeitung mit dem Band mitlau-fen. Diskontinuierlich betriebeneAnlagen benötigen keine mitfahren-den Bearbeitungsstationen, weildie Operationen am ruhendenBand ausgeführt werden können.Dafür sind häufige Brems- und Be-schleunigungsvorgänge erforder-lich [57].

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Abb. 12: Minimalmengen-schmierung in einer Walzprofilier-anlage [54]

Abb. 14: Stapelvorrichtungmit fertigen Profi-len [53]

Abb. 13: Aufbau einer fliegenden Säge

Rollen

Zuleitung

Abtransport

Düsen

Fliegende Säge

11

2.5 Umwelt- und Ressourcenschonung

Bedingt durch zunehmendknapper werdende Ressourcenund den Wunsch nach nachhalti-gem Handeln gewinnen Aspekteder Umweltverträglichkeit bei derAuswahl von Umformverfahreneine größere Bedeutung. Walz-profilierprozesse weisen in dieserHinsicht sehr positive Eigenschaf-ten auf.

Verfahrensbedingt fällt dieMaterialausnutzung sehr hoch aus.Sie kann bei bis zu 100% liegen[64]. In der Praxis fallen allerdingsmeist Reste beim Einfahren einesProfils sowie Stanzreste an. Diesekönnen bei Stahlprofilen zu 100%ohne Qualitätsverlust recycelt wer-den. Weitere Steigerungen derMaterialnutzung sind durch Ver-größerung der nutzbaren Ober-flächen möglich. Auf ein Beispieldazu wird in Abschnitt 4.5 einge-gangen.

Bezüglich des Energiebedarfsbesitzt das Walzprofilieren den allen Kaltumformverfahren gemei-nen Vorteil, dass der Umformvor-gang bei Umgebungstemperaturstartet, eine Erwärmung des Halb-zeugs damit entfallen kann. Nebender Umformenergie wird beim Um-formen auch Energie für die Rei-

bungsvorgänge und die Beschleuni-gung der Massen von Profil, Werk-zeugen und Maschinenbestand -teilen benötigt. Hier wirken sichbeim Walzprofilieren die kleinenReibflächen mit überwiegend vor-herrschenden Rollreibungsbedin-gungen sowie die nur für die mit-fahrenden Komponenten erforder-lichen Beschleunigungsvorgängepositiv aus. Somit ist der energe -tische Wirkungsgrad beim Walz-profilieren ausgesprochen hoch.

Umweltbelastend wirken sichbei Umformprozessen oft von stoß-

artigen Bewegungen hervorgeru-fene Erschütterungen und Lärm-belästigungen aus. Da Walzprofi-lieren als kontinuierlicher Prozessbetrieben werden kann, fallen so-wohl Geräuschemissionen als auchErschütterungen gering aus.

Aufgrund der günstigen Rei-bungsbedingungen kann beimWalzprofilieren zudem mit um-weltverträglichen Schmier- undKühlmitteln gearbeitet werden.Damit ergeben sich sehr günstigeökologische Voraussetzungen beimEinsatz der Walzprofiliertechno-logie.

2.6 Prozessentwicklung für das Walzprofilieren

Ziel der Entwicklung einesWalzprofilierprozesses ist die ver-sagensfreie und spezifikationsge-rechte Herstellung von Profilen.Die Einhaltung von Spezifikationenschließt insbesondere die Beach-tung von Toleranzvorgaben ein.Beim Walzprofilieren kann eineVielzahl an Bauteilfehlern auftre-ten. Einige sind in Abb. 16 sche-matisch gezeigt. Eine Vermeidungdieser Fehler setzt eine sorgfältigeEntwicklung des Walzprofilierpro-zesses voraus.

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 15: Aufbau einer typischen industriellen Walzprofilier strecke [54]

Abb. 16: Auswahl möglicher Bauteilfehler am Profilbauteil

Band Profiliereinheit mit Tisch Transport

Haspel mit Coil Laserschweißstation Fliegende Säge

Aufbiegen von Stegen

Auf- und Rückfederung

Beulen in Biegekanten

Beulen in Stegen

Bandkanten-welligkeit

Verdrillung

12

Versagensarten wie Beulen inStegen, Bandkantenwelligkeit oderVerdrillung sind auf ungünstigeVerteilungen von Längsdehnungeninfolge der gewählten Stadienfolgezurückzuführen. Wie bereits inAbschnitt 2.1 erwähnt, treten inder Einformzone vor einem Gerüstin den verschiedenen Bereichen ei-nes Profilquerschnitts unterschied-lich große Längsdehnungen auf.Wenn die Dehnungen zu plasti-schen Formänderungen führen,bleiben Zonen eines Profilquer-schnittes dauerhaft gelängt. Dieszieht Druckspannungen in Längs-richtung innerhalb des walzprofi-lierten Profils nach sich. Die meistdünnwandigen Profilbereiche rea-gieren auf die Druckspannungenmit Instabilitätsversagen, was alsBeulen oder Welligkeit zu Tagetritt.

Neben Instabilitäten sind Rück-federungseffekte insbesondere beioffenen Profilen eine häufige Ur-sache für geometrische Abwei-chungen der hergestellten Profilevon den Spezifikationen. Die wäh-rend des Walzprofilierens in dasProfil eingebrachte Energie wirdteilweise als elastische Energie ge-speichert und nach Verlassen derGerüste freigesetzt. Dadurch kom-men Veränderungen der Biege-winkel und Durchbiegungen vonStegen zu Stande. In der Prozess -planung sieht der Konstrukteur alsMaßnahme gegen unerwünschteFolgen der Rückfederung Über-

biegestationen vor. In diesen wer-den Winkel gezielt größer als inder angestrebten Zielgeometrieeingestellt, so dass sich nach derRückfederung der gewünschteWinkel ergibt.

An den Profilenden beobach-tet man häufig ein gegenüber demdurchgängigen Profil verändertesAuffedern von Schenkeln. Die Ur-sache dafür ist in den Längsspan-nungen zu suchen. Diese führenan dem einen Profilende zu einemverstärkten Auffedern und am an-deren Ende oft zu einem Einfallendes Profilquerschnitts.

Durch kleinere Biegewinkel-schritte können die vorgenanntenFehler reduziert oder vermiedenwerden, außerdem kann die Maß-haltigkeit gesteigert werden. Klei-nere Biegewinkelschritte erfordernaber eine größere Anzahl an Werk-zeugen und Gerüsten und somitmehr Platzbedarf und höhere Kos-ten. Daher wird ein Kompromisszwischen Wirtschaftlichkeit undProzesssicherheit gesucht und dieBiegewinkelfolge so gewählt, dassdie Zielgeometrie mit den gefor-derten Toleranzen in möglichstwenigen Umformstufen erreichtwird [29].

Noch immer werden die Stu-fen eines Walzprofilierprozessesteilweise erfahrungsbasiert fest -gelegt. Mehr und mehr setzt sichallerdings die algorithmenbasiertePlanung durch. Dazu können ent-weder einfache analytische For-

meln oder aufwendigere numeri-sche Simulationen, wie z.B. UbecoProfil und dataM Copra, genutztwerden. In der Regel werdendurch die analytischen FormelnLösungen für eine mögliche Folgean Umformstufen gewonnen. Die-se Lösungen können durch die Profilblumen visualisiert werden.Abb. 17 zeigt auf der linken Seitedie Profilblume eines einfachenasymmetrischen U-Profils mit denentsprechenden Werten der Um-formschritte. Durch die Profil -blume sind die Spalte zwischenOber- und Unterrollen bzw. ggf.den Seitenrollen festgelegt. Weiterist die Höhenlage der Spalte so zubestimmen, dass die Längsdehnun-gen nicht unzulässig groß werden.Das Verschieben der Spalte in Höhenrichtung ermöglicht gleich-mäßigere Längsdehnungen in denProfilquerschnitten und wird oftmit den Begriffen „Berg-“ oder „Tal-fahrt“ bezeichnet (Abb. 17, rechts).Schließlich gehört zur Auslegungeines Prozesses auch die Bestim-mung der benötigten Ausgangs-blech- oder -bandbreite. Die Ermitt-lung dieses Wertes wird erschwertdurch die Verschiebung der neu-tralen Faser beim plastischen Bie-gen aus der Blechmitte hin inRichtung der Druckzone. Dadurchkommt es zu Fehlern, wenn dieLänge der Blechdickenmitte ausder Profilzeichnung als Maß fürdie Halbzeugbreite gewählt wird.Korrekturfaktoren für die Ermitt-

Merkblatt 180

Abb. 17: Typische Profilblume für ein U-Profil mit gewählter Biegewinkelabfolge

Biege-winkel[°]

Stufe 1 18Stufe 2 29Stufe 3 47Stufe 4 65Stufe 5 80Stufe 6 92

1

2

34

56Profilblume: „Bergfahrt“

Profilblume

Profilblume: „Talfahrt“

13

lung der Breiten orientieren sichoft an den Werten in DIN 6935,obwohl diese die maßgeblichenParameter nicht in vollem Umfangabbildet [28].

Die Anzahl n der benötigtenUmformstufen lässt sich für eineerste Abschätzung mit folgenderGleichung berechnen:

√−−−−2a2

n = ––––––––––––––––––––– +1HD tan a

Hierbei ist HD der Gerüstab-stand und a die Schenkelhöhe [29].Die Summe der umgeformten Win-kel wird durch a in Grad berück-sichtigt. Der Gerüstabstand HDsollte größer als die EinformlängeL gewählt werden [65].

Die Länge des Einlaufbereichszwischen Coil und dem ersten Ge-rüst sollte 140–200 mm betragen[29].

Der Betrag der Einformlänge Llässt sich gemäß [4] abschätzen zu:

−−−−8aθpL = a √–––––––––––

3d

Die zusätzlichen Parameter dund θp berucksichtigen die Blech-dicke und den Differenzwinkelzweier Umformstufen.

Neben der Biegewinkelfolgespielt bei der Prozessentwicklungfur das Walzprofilieren auch dieGestaltung der Biegeradien in deneinzelnen Stufen eine Rolle. Ge-wöhnlich unterscheidet der Kon-

strukteur zwischen zwei Typender Radiengestaltung (Abb. 18).

Bei der Einformung nach (a)bleibt der Biegeradius in allen Um-formstufen konstant. Dafür nimmtdie Biegelänge bei jedem Schrittzu. Hierbei kann noch unterschie-den werden, ob das zusätzlicheMaterial, welches in die Biege -länge wandert, aus dem Steg oderdem Schenkel stammt. Diese Ge-staltungsart hat den Vorteil einereinfachen Rollenfertigung, führtjedoch eher zu ungleichmäßi-gem Krümmungsverlauf und mehrWerkzeugabdrücken am fertigenProfil.

Bei der Variante (b) hingegenbleibt die Biegelänge bei fortschrei-tender Einformung konstant undder Biegeradius wird dafür kleiner.Dies hat den Nachteil einer auf-wendigeren Rollenfertigung, dadie Geometrie der Rollen von Stichzu Stich variiert. Dafür entstehen

im Vergleich zu Variante (a) weni-ger Krümmungen am Bauteil.

Ein weiterer Schritt in der Ent-wicklung eines Walzprofilierpro-zesses betrifft die Festlegung derRollengeometrie außerhalb derBiegezonen. Hier besteht einer-seits der Wunsch, den Aufwandfur die Rollenfertigung durch mög-lichst kleine Rollensegmente ge-ring zu halten. Insbesondere beibreiteren Profilen findet man da-her häufig anstelle von vollstän-dig abbildenden Spalten zwischenOber- und Unterrollen nur be-reichsweise durch mit Distanz-elementen getrennte Rollenseg-mente ausgebildete Spalte in einerStufe (Abb. 19). Andererseits müs-sen die Umformzonen und dieKrafteinleitungsbereiche inner-halb der Profilquerschnitte in deneinzelnen Umformzonen ausrei-chend abgestützt werden. DieWahl der optimalen Rollenbreitensetzt ein gutes Verständnis der wir-kenden Abstutzverhältnisse inner-halb eines Gerüsts voraus.

Für den Transport des Profilsdurch die Walzprofilieranlage istdie zwischen Rollen und Profilwirkende Reibkraft verantwortlich.Angestrebt wird ein hoher Anteilan Rollreibung. Dadurch kann un-erwünschter Verschleiß an denRollen und der Profiloberflächeklein gehalten werden. Insbeson-dere bei beschichteten Bändernist dieser Aspekt von großer Be-deutung, weil andernfalls Abriebentsteht. Bei der Gestaltung derRollen ist daher zu beachten, dass

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 18: Wahl des Radientyps [1]

Abb. 19: Möglichkeit einersegmentierten Rollenanordnung(offenes Kaliber)und Anordnung vollständiger Rollen(geschlossenes Kaliber)

Offenes Kaliber

(a) Konstanter Biegeradius (b) Konstante Biegelänge

Geschlossenes Kaliber

14

Merkblatt 180

an unterschiedlichen Durchmes-sern einer Rolle unterschiedlicheUmfangsgeschwindigkeiten herr-schen. Abb. 20 verdeutlicht diesanhand des zuvor gezeigten U-Pro-fils. Da der Durchmesser der Ober-und Unterrolle in der Kontakt -zone mit dem Blech variiert, kannnicht an allen Stellen die Umfangs-geschwindigkeit gleich dem Blech-vorschub sein. Um aufgrund desentstehenden Schlupfes Verschleißan den Rollenwerkzeugen zu re-duzieren, können diese gehärtetwerden. Auch kann durch denEinsatz von Schmiermitteln eindirekter metallischer Kontakt vonBlechwerkstoff und Rollen an Stel-len möglicher Schlupfentstehungverhindert sowie eine Tempera-turerhöhung verringert werden.Durch einen im Vergleich zurBlechdicke geringer gewähltenSpalt und die daraus resultierendeerhöhte Normalkraft ist dennochder Vortrieb des Profils durch die

Reibkraft gewährleistet. Konstruk-tiv wird oft die Kombination auseiner Segmentierung der Rollenund einem segmentweisen Antriebgenutzt. Dies kann erreicht wer-den, wenn die antreibenden Seg-mente über eine Welle-Nabe-Ver-bindung, beispielsweise eine Pass-feder-Nut-Kombination, mit demAntrieb verbunden sind und dienicht angetriebenen Segmenteüber eine Lagerung von diesementkoppelt werden.

Für die Unterstützung der Rol-lenkonstruktion stehen speziali-sierte Softwarelösungen zur Ver-fügung.

Zur frühzeitigen Überprüfungder zu erwartenden Qualität desentworfenen Walzprofilierprozes-ses werden in zunehmendem Maßenumerische Simulationen durch-geführt. Mit diesen wird überprüft,ob die gewählte Einformstrategiezu fehlerfreien und spezifikations-gerechten Profilen führen kann.

Gängig ist die Nutzung von Finite-Elemente-Software (FE-Software)mit speziell auf die Bedürfnisseder Walzprofiliertechnologie zu-geschnittenen Ein- und Ausgabe-programmen. Die speziellen Ein-und Ausgabeprogramme gestat-ten eine schnelle Erzeugung desnumerischen Modells und einezielgerichtete Auswertung der Er-gebnisse. Um benötigte Rechen-zeiten nicht übermäßig ansteigenzu lassen, werden vereinfachendeModellannahmen getroffen. Sowerden die Rollen mit der entwor-fenen Geometrie, aber als nichtdeformierbar und mit nicht verän-derlicher Lage modelliert. DemHalbzeug werden elastische undplastische Materialeigenschaften,im Speziellen Fließkurve, E-Modulund Querkontraktionszahl, zuge-wiesen. Aktuelle Weiterentwick-lungen berücksichtigen auch dieNachgiebigkeit der Gerüste sowiedie lokalen Kontaktverhältnisseim Spalt zwischen Ober- undUnterrollen und zielen auch aufeine zuverlässige Vorhersage derKräfte an den Rollen ab. Als be-sonders interessante Ergebnisseeiner Finite-Elemente-Simulationliegen die Geometrie des erzeug-ten Profils sowie die im Profil herr-schenden Eigenspannungen vor.Ebenso kann die Entwicklung derEigenschaften in den einzelnenStufen nachvollzogen werden. EinBeispiel hierfür ist in Abb. 21 aund b dargestellt.

Abb. 20: Schlupfentstehungaufgrund unter-schiedlicher Rol-lendurchmesser

Abb. 21b: Beispiel für Auswertung der Längsdehnungen [30]Abb. 21a: Simulationsmodell eines U-Profilsmithilfe der FE-Software [30]

15

Das Diagramm in Abb. 21bzeigt die zeitliche Entwicklung derDehnung in einem sechsstufigenU-Profil an der Bandkante. Deutlichist der Anstieg der Dehnungswer-te vor jedem Gerüst zu erkennen.Die in Abschnitt 2.1 beschriebenenZonen mit Kugel- und Sattelcharak-ter finden sich exemplarisch invergrößerter Form wieder.

Nachdem Unzulänglichkeitender zunächst ausgewählten Ein-formstrategie erkannt worden sind,kann der Walzprofilierprozess ver-bessert und in einer neuen Simu-lation abgebildet werden. Dieswird wiederholt, bis die gewünsch-ten Qualitätsmerkmale erreichtwerden.

Auf die Festlegung der Biege-winkelabfolge und der Rollengeo-metrie folgt die Detailkonstruktionder einzelnen Rollen. Die gängigenSoftwareprogramme verfügen über

CAD-Schnittstellen, so dass dieAbleitung der Rollenzeichnungenweitgehend automatisiert erfol-gen kann. Im Inneren der Rollenmüssen die Bohrungen für die An-triebswellen sowie die eventuellvorzusehenden Nuten oder Lagerdefiniert werden. Schließlich istvor dem Fertigungsbeginn nochdie Montierbarkeit in den Gerüstenzu überprüfen.

2.7 Zusatzoperationen

Einbaufertige Profile besitzennicht immer durchgängig identischausgebildete Querschnitte. Viel-mehr erfordern viele Anwendun-gen neben dem Walzprofilierenweitere Fertigungsschritte. Walz-profilieranlagen eröffnen aufgrundder guten Zugänglichkeit des Pro-fils während der Herstellung viele

Möglichkeiten, zusätzliche Fer -tigungsprozesse zu integrieren.Häufig werden Löcher und Aus-sparungen für beispielsweise Be-festigungs-, Verriegelungs- oderLagerungsaufgaben, Verbindun-gen für das Schließen von Profi-len oder die Anbindung weitererBauteile sowie lokale plastischeFormän derungen wie das Prägenvon Kennzeichnungen mit derProfil erzeugung durch Walzprofi-lieren kombiniert. Abb. 22 zeigtProfile, die durch die Kombina-tion von Walzprofilieren und Lo-chen oder Schweißen erzeugtwurden.

Pressen wie Station (4) in Abb. 8 sind in vielen Walzprofi-lieranlagen integriert. Mit ihnenkönnen sowohl Trennoperationen,wie z.B. Lochungen, als auch Prägeoperationen (z.B. Firmen -logo) vor, während und nach demProfiliervorgang vorgenommenwerden. Der Ort für die Durch-führung dieser Operationen wirddurch Abwägen der Kriterien Zu-gänglichkeit der Bearbeitungsstellesowie Toleranzeinhaltung ausge-wählt.

Die Zugänglichkeit zu Stempelund Matrizen sowie die mecha -nische Entkopplung mithilfe vonBandschlaufen sind am ebenenHalbzeug – und somit vor der Pro-filierung – am besten zu gewähr-leisten. Durch die Deformationder erzeugten Löcher oder Aus -sparungen kann jedoch die Einhal-tung enger Form- und Lagetoleran-zen am fertigen Profil schwieri-ger sein, weil die Biege- undLängsspannungen Veränderungenan deren Geometrie hervorrufen.Abb. 23 zeigt ein eingefädeltesHalbzeug mit Lochungen und Aus-sparungen vor dem Profilieren.

Fügeoperationen (6) werdenebenfalls häufig mit der Profilher-stellung kombiniert (Abb. 8). Neben mechanischem Fügen sindinsbesondere Schweißprozessevielfach in Walzprofilieranlagenrealisiert. So entstehen beispiels-weise geschlossene Profile durch

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 22: Walzprofilierte Bauteile mit Zusatzoperationen [38]

Abb. 23: Halbzeug mit eingebrachten Aussparungen und Lochungen [14]

16

Zusammenschweißen der Band-kanten. Die Wahl des Schweiß-verfahrens hängt von der gefor-derten Vorschubgeschwindigkeitund dem Werkstoff ab. In derStahlrohrherstellung ist das Hoch-frequenzschweißen besondersverbreitet. Hierbei schmilzt einvon einem Induktor erzeugterhochfrequenter Strom die zu ver-bindenden, zusammengepresstenBandkanten auf. Als Variante ent-wickelt sich mehr und mehr dasLaserschweißen. Sowohl CO2- alsauch Festkörperlaser werden beiGeschwindigkeiten von bis zu 60 m/min eingesetzt [52]. DieWärmeeinflusszone ist sehr klein.Abb. 24 zeigt zwei typische CO2-Laser innerhalb einer Walzprofi-lieranlage.

2.8 Qualitätssicherung

Der Qualitätssicherung kommteine große Bedeutung beim Profi-lieren zu. Bedingt durch die hoheProduktivität führt eine späteFehlererkennung zu großen Ver-schwendungen an Material undZeit. Wichtigste Klasse von Quali-tätsmerkmalen sind meist geo -metrische Größen. Grundsätzlichunterscheidet man bei der Quali-tätskontrolle zwischen der Off -linemessung, die außerhalb derProfilierstraße erfolgt, und der Inlinemessung, die innerhalb derWalzprofilieranlage stattfindet. Ob-wohl Offlinemessungen mit ei-nem zeitlichen Versatz zwischenHerstellung und Messung einher -gehen, sind sie dennoch etabliert

als stichprobenartige Kontrolle imWarenausgang. Meist reichen zer-tifizierte Messschieber und Radien-lehre, um die geforderten Maßeund Toleranzen zu überprüfen(Abb. 25).

Mehr und mehr setzen sichInlinemessverfahren für die Über-prüfung der Profilgeometrie wäh-rend des Profilierens durch. AlsMessprinzip wird in der Regel diesogenannte Lasertriangulation ge-nutzt, bei der eine digitale Kameravon Laserstrahlen erzeugte Licht-punkte auf einem Objekt erfasst.Voraussetzung dafür ist, dass Rich-tung und Quelle von Kamera undLaser bekannt sind. Ein typischesMesssystem zur Ermittlung desGeometriequerschnitts (7) zeigtAbb. 26 am Beispiel der Überprü-fung des Biegewinkels.

Noch wenig verbreitet sind In-linemessungen zur Überwachungdes Profilierprozesses. Wenngleichauch Einrichtungen zur Kraftmes-sung in Gerüsten bekannt sind, istderen durchgängige Nutzung auf-grund des großen Aufwands beiden zahlreichen Gerüsten nochnicht üblich.

Um Geometriefehler nach demProfiliervorgang zu korrigieren,kommen Richtstationen, vgl. Sta-tion (8) in Abb. 8, zum Einsatz. Indiesen werden gezielt Gegenspan-nungen in das Profil eingebracht.Abb. 27 zeigt eine dem Profilie-ren nachgeschaltete Richtstation

Merkblatt 180

Abb. 24: Einsatz von CO2-Lasern beim Profilieren [53], [38]

Abb. 26: Geometrieerfassung mit Bytewise 360 am Beispiel der Ermittlung des Biegewinkels

Abb. 25: Manuelle Endkontrolle von Geometriegenauigkeit und Toleranz enam Bauteil [62]

17

mit einem nicht gerichteten, tor-dierten Profil und einem gerichte-ten Profil.

2.9 Breitbandprofilieren

Neben der Profilierung vonschmalen Bändern kann auch Breit-band durch Walzprofilieren ver-arbeitet werden. Sogenannte Breit-bandprofile oder auch Wellpro -file sind Profile mit in Längs- oderQuerrichtung verlaufenden paral-lelen Wellen mit runden, trapez-förmigen, rechteckigen oder drei -eckigen Querschnitten oder auchKombinationen dieser Querschnit-te [5]. Abb. 28 zeigt Beispielquer-schnitte von durch Breitbandpro-filieren herstellbaren Profilen und

die Rollenanordnung für eine Stufein Querrichtung. Anwendung fin-den solche Bauteile vor allem imBauwesen. Viele Dach- und Wand-bauteile werden aus profiliertemBreitband hergestellt.

Die Besonderheit des Breit-bandprofilierens besteht in demgroßen seitlichen Bandeinzug, dermit Querzugbeanspruchungen undder Gefahr des Beulens einhergeht[15]. Bei den Auslegungsstrategienfür das Breitbandprofilieren wirdhauptsächlich unterschieden, obdie zu erzielenden Querschnitteauf einem gleichzeitigen Biegenmehrerer Wellen oder Sicken oderauf nacheinander folgenden Profi-lierschritten basieren [5].

Übliche Materialdicken liegenbei 0,4 bis 2 mm.

3 Fertigungsgerechte ProfilgestaltungAbhängig vom späteren Ein-

satzgebiet und von ihrer Beanspru-chung können Profile mit speziel-lem Querschnitt und charakteris-tischer Material- und Oberflächen-beschaffenheit so gestaltet wer-den, dass sie in unterschiedlichs -ten Produkten Anwendung findenkönnen.

Um den Konstrukteur bei sei-ner Arbeit zu unterstützen, exis-tieren sogenannte Gestaltungsprin-zipien, die konkrete Empfehlun-gen für die Auslegung einer Ziel-geometrie eines rollprofiliertenBauteils darstellen. Die Produkt-konstruktion wird hierbei durcheine Vielzahl von Anforderungenan das Bauteil bestimmt. Beispielehierfür sind Funktion, Sicherheits-standards, Montier- und Austausch-barkeit sowie Temperatureinfluss[29].

3.1 Auslegungskriterien für Profilbauteile

Die Variantenvielfalt beimProfilieren ist nahezu unbegrenzt.Dennoch können einzelne Geo-metrieabmessungen in ihrer Di-mension nicht beliebig groß oderklein gewählt werden. Für eineprozesssichere Umsetzung mussdie Wahl einzelner Geometriegrö-

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 28: Durch Breitbandprofilieren hergestellte Querschnittsformen; links oben: Wellprofil, links Mitte und unten: Trapezprofil, rechts: Rollenanordnung in Querrichtung

Abb. 27: Richtstation nach dem Profiliervorgang [55]

tordiertes Profil

gerichtetesProfil

18

ßen immer in Bezug zu anderenParametern betrachtet werden.Bei Verwendung von zusätzlichenProduktionsschritten, wie z. B.Stanzen und Schweißen, müssenebenfalls konstruktive Einschrän-kungen beachtet werden. Abb. 29bis Abb. 34 zeigen dazu exempla-risch Gestaltungsempfehlungenfür ein einfaches U-Profil auf. DieEmpfehlungen beziehen sich indiesem Fall nicht auf die Auslegungdes Prozesses (Kapitel 2.6.), son-dern auf die Dimensionierung desProduktes. Diese setzen sich ein-erseits aus der Berücksichtigungder minimalen und maximalen Bau-teilabmessungen, aus allgemeinenKonstruktionsrichtlinien und an-dererseits aus Richtlinien bei Ver-wendung zusätzlicher Operationen,wie z. B. Stanzen, zusammen.

Bei der Profilgestaltung mussder Konstrukteur zuerst den Quer-schnitt des späteren Bauteils defi-nieren.

Bei der Frage nach dem Quer-schnitt sind, wenn nicht schonvorgegeben, möglichst symmetri-sche Querschnitte auszuwählen,da aufgrund der gleichmäßigerenSpannungsverteilung weniger Ver-zug im Bauteil und so wenigerJustageaufwand zu erwarten ist[8]. Sollte ein symmetrischer Quer-schnitt nicht möglich sein, sindzumindest gleiche Biegewinkel-schritte anzustreben [6]. Aufgrunddes in Kapitel 2.6 beschriebenenvariierenden Rollendurchmessersund des daraus folgenden Schlupfssollte die Formtiefe nicht zu großgewählt werden. Die maximaleFormtiefe hängt von der zur Ver -fügung stehenden Profiliermaschi-ne ab und kann bis über 200 mmbetragen. Falls möglich, sind lange,gebogene Strecken zu vermeidenund durch Geraden und Biegewin-kel zu ersetzen [56].

Wenn der Zielquerschnitt deszu profilierenden Bauteils definiertist, müssen die einzelnen Dimen-sionen bzw. Bauteilabmessungenvom Konstrukteur bestimmt wer-den. Abhängig von der Blechdicked muss der Konstrukteur darauf

achten, dass die Leistung der Moto-ren und die Steifigkeit der Anlageentsprechend ausgelegt sind [29].Im Folgenden müssen davon ab-hängige Größen, wie der Biege -radius R, die Schenkellänge LF unddie Stegbreite B, ebenfalls ange-passt werden.

Bei der Wahl des Biegeradius Rist zu beachten, dass in Abhängig-keit von Werkstoff und Blechdickeein bestimmter Mindestbiegeradiusaufgrund eines möglichen Mate -rialversagens nicht unterschrittenwird. Nach [29] soll dieser Wertmindestens dem doppelten Be-trag der Blechdicke entsprechen(Abb. 29). Durch den Einsatz vonFeinkornstählen lassen sich heut-zutage aber auch Materialdopplun-gen mit 180°-Biegungen und Innen-radien mit annähernd R = 0 mmrissfrei realisieren. Ein zu groß ge-wählter Biegeradius bringt wiede-rum den Nachteil einer eventuellzu großen Rückfederung mit sich.

Die Länge des Schenkels oderFlansches LF kann nur in einem ge-wissen Bereich beliebig gewähltwerden, da die minimale und maxi-male Länge praktisch bedingteGrenzen hat. Abb. 29 zeigt diesenSachverhalt anhand des Beispielsfür verschiedene Schenkellängena und b und den daraus resultie-renden Umformkräften F1 und F2

auf. Bei kleinen Schenkellängen awird, aufgrund des kürzeren Hebel-arms, das Maß durch die benötigte

höhere Umformkraft F1 an derSchenkelaußenseite begrenzt [29].Bei wachsender Schenkellänge bsinkt zwar die benötigte Umform-kraft F2, aber es steigt auch wie -derum das Längenverhältnis vonBand- zu Biegekante in der Ein-formzone und so die Gefahr vonunerwünschten Längsdehnungen.Gegenmaßnahmen wie die Wahlkleinerer Biegewinkelschritte odereines größeren Gerüstabstandessind dabei nicht wirtschaftlich [29].In [8] und [56] wird die minimaleSchenkellänge LF mit mindestensder dreifachen Blechdicke d ange-geben.

Bei der Wahl der Stegbreite Bsollte ebenfalls das Verhältnis zurBlechdicke d beachtet werden. In [29] wird dieses Verhältnis mitmaximal 60 angegeben (Abb. 29).Bei einem größeren Wert würde,aufgrund fehlender Kaltverfesti-gungen, die Gefahr einer Instabili -tät des Bleches bestehen.

Nach der Definition des Profil-querschnitts muss die ProfillängeLB bestimmt werden. Die mini-male Blechlänge LB sollte, gemäß[29], mehr als 2 · HD betragen(Abb. 29).

Bei den schon erwähnten mög-lichen Zusatzoperationen, wie z.B.Stanzen oder Schweißen, mussder Konstrukteur ebenfalls Richt-linien beachten. Auch hier spieltdie vorher gewählte Blechdicke deine Rolle.

Merkblatt 180

Abb. 29: Konstruktionsregeln zur Beachtung der minimalen und maximalen Nennmaßeeines U-Profils

Wahl des Biegeradius

Wahl der Schenkellänge

Wahl der Stegbreite

Wahl der Profillänge LB

R ≥ 2 · d LF ≥ 3 · d B/d ≤ 60 LB ≥ 2 · HD

19

In [29] wird beispielsweiseeine für Lochungen noch mögli-che maximale Blechdicke d von1,8 mm angegeben. Heutzutagesind aber Lochungen bis 6 mmBlechdicke Standard. Weiterhinmuss der Konstrukteur bei Stanz-operationen auf dem Steg oderSchenkel auf einen Mindestabstandvon Lochung zu Biegekante achten.Dieser Mindestabstand LS wird in[29] mit dem Vierfachen der Blech-dicke d angegeben (Abb. 30).

Auch der Abstand i von Lochzu Bandkante (Abb. 30) darf vomKonstrukteur nicht zu klein ge-wählt werden, da sich diese Aus-sparungen aufgrund der Bandkan-tendehnung verformen können.Der minimale Abstand i wird hier-bei durch die jeweilige vorliegen-de Bandkantendehnung bestimmt.Gegenmaßnahmen dazu wären eine Erhöhung des Abstandes ioder kleinere Biegewinkelschritte[29].

Weiterhin können Abweichun-gen der Lochgeometrie durchSpannungen quer zur Vorschub-richtung entstehen. Aus diesemGrund sollte hier ein minimalerAbstand j, der mindestens demVierfachen der Blechdicke d ent-spricht, von Loch zu Loch einge-halten werden (Abb. 30) [29].

Durch eine, wenn auch ge-ringfügige, Dickenänderung desMaterials ergeben sich aufgrundder Volumenkonstanz kleine Längenänderungen des Bauteils[29]. Diese Längung des Profilsund damit die Änderung eineseventuell vorhandenen Lochab-standes (Abb. 31) muss der Kon-strukteur bei der Dimensionierungberücksichtigen.

Sollten Biegelinien vorgeloch-ter Bleche direkt durch die Aus-sparungen führen, muss der Kon-strukteur eine eventuelle Instabi-lität des Bauteils einkalkulieren(Abb. 31). Eine diskontinuierlicheBiegelinie erschwert zudem dieMaßhaltigkeit des Bauteils. Wei -terhin können diskontinuierlicheBiegelinien zu Geometrieabwei-chungen führen [29].

Neben diesen Gestaltungsricht-linien ist natürlich vor allem dar-auf zu achten, dass das Bauteil mitden gewünschten Abmessungenüberhaupt walzprofiliert werdenkann. Hierbei müssen die benötig-ten Eingriffsräume für Werkzeugeunbedingt berücksichtigt werden.

Bei der Wahl nach innen zei-gender Flansche, dargestellt inAbb. 32, muss der Konstrukteurberücksichtigen, dass ab einem be-stimmten Verhältnis von Flansch -länge zu Biegewinkelschritt dieOberrollen keinen Zugang mehrzum Biegeradius finden (a). Solche„blind corners“ können durch dieWahl kürzerer Flansche oder eineralternativen Biegewinkelabfolgevermieden werden (b) [8], [29].

Bei einem Lochen nach demUmformen, beispielsweise auf demSteg, muss der Konstrukteur imHinblick auf die benötigte Loch-größe bei der Dimensionierungder Stegbreite ausreichend Platzfür das später einzusetzende Stanz-werkzeug lassen. Zusätzlich musser hierbei noch einen kleinen An-teil o eines flachen Bereichs zurAbstützung des Profils berücksich-tigen (Abb. 32).

Die beim Lochen entstehen-den Butzen dürfen dabei nicht inKontakt mit den Rollwerkzeugenkommen. Um eine gesicherte Ab-fuhr dieser Butzen zu gewähr -leisten, wird die Anordnung desProfils, wie z. B. das Biegen derSchenkel nach oben oder unten,

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 30: Konstruktionsregeln zur Einhaltung von Abständen bei der Verwendung vonStanzoperationen

Wahl des Abstandes vonLoch zu Biegekante

Wahl des Abstandes von Loch zu Bandkante

Wahl des Abstandes von Loch zu Loch

LS ≥ 4 · d Abhängig von der Bandkantendehnung

j ≥ 4 · d

Abb. 31: Hinweise bei derAuslegung von Profilbau-teilen unter Verwendungvon Stanzoperationen

Vergrößerung des Lochabstandes

Diskontinuierliche Biegelinien

Abb. 32: Konstruktions -regeln zur Gewähr -leistung der Profilier -barkeit

Vermeidung toter Winkel

Berücksichtigung des Werkzeugvolumens

20

vorweg vom Konstrukteur fest -gelegt.

Wie schon erwähnt, kann derKonstrukteur das Bauteil nicht beliebig dimensionieren. Ver-schiedene Maße des Produktes,wie z. B. Profillänge oder -breite,sind seitens des Kunden vorgege-ben. Besonders bei der Forderungnach einer großen Stegbreite Bkann, für eine Berücksichtigungdes Verhältnisses B/d in Abb. 29,nicht beliebig weit mit einer grö-ßeren Blechdicke d entgegenge-wirkt werden. Weite, lange undnicht gebogene Strecken mit ei-nem hohen Wert für B sind aberaufgrund der Steifigkeit zu vermei-den. Abhilfe schaffen hier kon-struktive zusätzliche Biege linien,wie in Abb. 33 dargestellt, die alsVersteifungen in das Bauteil inte-griert werden [6]. Das Minimumdes Wertes WO ist dabei abhängigvon der Rollengeometrie.

Weiterhin können bei wei-ten, nicht umgeformten Bereicheneventuelle Ungleichmäßigkeiten imBlech, wie z.B. eine Welligkeitdes Vormaterials, nicht mehr aus-geglichen werden [8]. Diesen Un-gleichmäßigkeiten kann der Kon-strukteur durch zusätzliche Biege-linien entgegenwirken (Abb. 33).In der Nähe einer Schweißnahtkönnen zusätzliche Biegelinienebenfalls helfen, die aufgrund desSchweißens entstehende Wellig-keit zu minimieren [29].

Bei asymmetrischen Quer-schnitten, beispielsweise bestehendaus einem umgeformten Abschnittauf der einen Seite und einem lan-gen, nicht umgeformten Bereichauf der anderen Seite, ist es ausGründen der Steifigkeit ebenfallsratsam, einen zusätzlichen Schen-kel in das Profil zu integrieren [56].

3.2 Prinzip der gleichen Gestaltfestigkeit

Mit dem Ziel, den Werkstoffmöglichst gut auszunutzen, fordertdas Prinzip der gleichen Gestalt-festigkeit eine gleich hohe Bean-spruchung an jeder Stelle des Bau-teils. Auf diese Weise lassen sichMaterialmenge und damit Gewichtund Kosten weitestgehend ein-sparen. Die optimale Werkstoff -ausnutzung führt zu einer wirt-schaftlicheren Herstellung [47].

Dünne Bleche können beimWalzprofilieren durch Faltungenso umgeformt werden, dass leichteProfilsysteme entstehen, die anden Stellen mit höherer BelastungMaterialdopplungen aufweisen undin weniger belasteten Bereicheneine Blechstärke, die der des dün-nen und damit leichteren Ausgangs-materials entspricht. Wie schon inAbb. 33 dargestellt, können durcheine geschickte Anordnung derBiegekanten und das Schweißenzu geschlossenen Profilen zudemsehr biege- und torsionssteife Bau-teile aus dünnen Ausgangswerk-stoffen erzeugt werden, die opti-mal zur Versteifung von Stahlkon-struktionen und als Trägersystemeeingesetzt werden können.

Vertiefungen bzw. Sicken sindeine weitere Möglichkeit, um dieSteifigkeit im Profil zu erhöhen.Zusätzliches Falten des Bauteils,also das eigentliche Profilieren,kann ebenso dazu beitragen, dieSteifigkeit eines Profilbauteils, bei-spielweise bei großen Querschnit-ten, zu steigern. Abb. 34 gibt einenÜberblick über Gestaltungsmög-lichkeiten beim Walzprofilieren.

3.3 Prinzip der direkten undkurzen Kraftleitung

Gerade um die Einfachheitund Eindeutigkeit eines Produktessicherzustellen, hilft die Vorstel-lung eines Kraftflusses durch dasBauteil hindurch. Um Kräfte undMomente zu übertragen, soll grund-sätzlich eine möglichst direkte

Merkblatt 180

Abb. 33: Nutzen zusätzlicher Biegelinien am Profilbauteil

Zusätzliche Biegelinien zur Vermeidung weiter,

flacher Bereiche

Zusätzliche Biegelinien zur Begradigung des Bandes

Zusätzliche Biegelinien bei Schweißnähten

Abb. 34: Gestaltungsmöglichkeiten beim Walzprofilieren

Rollen Falten Sicken Materialdopplung

Der Rand eines Profils wird um mehr als 180° umgeformt

Stufenweises Biegenvon Schenkeln um einen gemeinsamen

Punkt

Vertiefungen im Profil, z. B. zur Versteifung

Das Material liegt doppelt aufeinander,

z. B. an den Rändern

21

Kraftleitung bei einer geringenelastischen Verformung ermög-licht werden [47].

Walzprofilierte Stahlbauteileeignen sich durch ihre Festigkeits-eigenschaften gut zur Aufnahmevon Zug- und Druckspannungenbei geringer Nachgiebigkeit undsind bei entsprechender Gestal-tung auch sehr biege- und torsions-steif. Durch gute Schweißbarkeitder Kaltprofile können beispiels-weise schnell und kostengünstigstabile Rahmenkonstruktionen pro-duziert werden.

3.4 Prinzip der abgestimmten Verformung

Bei benachbarten Bauteilensollen große Relativbewegungendurch das Prinzip der abgestimm-ten Verformung möglichst vermie-den werden. Die Wahl der richti-gen Fügemethode spielt hierbeiebenso eine Rolle wie die entspre-chende Materialanordnung an derFügestelle [47].

Kaltprofile können auf unter-schiedlichste Arten gefügt werden,um den Kraftfluss von einer Kom-ponente auf die nächste zu ermög-lichen. Je nach Werkstoff und Legierung sind Schweiß- und Löt-verbindungen ebenso möglich wieSchraub- und Nietverbindungen.Darüber hinaus können Teile be-reits im Profilierprozess selbstmittels „Fügen durch Umformen“miteinander verbunden werden.

Um Relativverformungen entge -genzuwirken, kann der Querschnittder Profile so angepasst werden,dass möglichst viel Material imKraftangriffspunkt gesammelt undan anderer Stelle weniger Werk-stoff eingesetzt wird.

3.5 Aufgabenintegration bei unterschiedlichen Funktionen

Das Prinzip der Aufgabeninte-gration bedeutet, einem Bauteilunterschiedliche Funktionen zu-zuweisen. Dieser Ansatz bietetinteressante Möglichkeiten, Kostenzu sparen. Auf diese Weise könnenPlatz- und Materialbedarf reduziertwerden, da nur eine Komponentegefertigt werden muss, anstatt je-weils eine für jede Teilfunktiondes Produktes [47].

Ein Profil kann z.B. tragendeFunktionen besitzen und gleich-zeitig auch als Kabelkanal für elek-trische, pneumatische oder hydrau-lische Leitungen dienen, wie dasDemonstratorbauteil in Abb. 35zeigt. Durch eine gezielte Maschi-nenanordung mit integrierten Fügeprozessen lassen sich auchProfile mit mehreren Kammernrealisieren, die jeweils unterschied-liche Funktionen wahrnehmen.Mit dieser Integration von mehre-ren Funktionen in ein einziges Sys-tem kann eine deutliche Platz- undKostenersparnis erreicht werden.

4 Spezielle Verfahrenund Entwicklungen

4.1 Einleitung

Die Forderung nach weitererRessourcenschonung sorgt maß-geblich für die Weiterentwick-lung der Walzprofiliertechnologie.Als wesentliches Gestaltungsprin-zip steht hierbei der Leichtbau imFokus. Konsequente Anwendungvon Leichtbauprinzipien führt zurMinimierung von Produktgewich-ten, oft verknüpft mit Funktionsin-tegration [2]. Geringere Gewichtekönnen die Gebrauchseigenschaf-ten verbessern. Beispiele dafürliefert die Automobilindustrie, weildurch geringeres Gewicht niedri-gere Verbrauchswerte und bes-sere Fahrleistungen erreichbarsind [51], [24]. Andererseits füh-ren Leichtbaubemühungen auchzu geringeren Einsatzgewichtenbei den Halbzeugen, was mit Res-sourcenschonung und Kostenein-sparung verbunden sein kann.

Leichtbau kann durch den Ein-satz leistungsfähigerer Werkstoffe,die Realisierung optimierter For-men oder die Integration von zu-sätzlichen Funktionen erreicht wer-den. Aktuelle Entwicklungen aufdem Feld des Walzprofilierens tra-gen diesen Ansätzen Rechnung.Einige von diesen werden nach-folgend vorgestellt. In Verbindungmit den in Abschnitt 2.5 beschrie-benen allgemeinen Verfahrens-merkmalen bietet das Walzprofi-lieren ausgezeichnete Möglichkei-ten für eine nachhaltige Produk-tion hochwertiger Güter.

4.2 Bauteiloptimierung durch hoch- und höchst-feste Stähle

Hoch- und höchstfeste Stähleentstehen durch geeignete Kom-binationen von Legierungszusam-mensetzung und Nachbehandlungdes Stahlwerkstoffes. Sie besitzenim Vergleich zu konventionellenStählen höhere Festigkeiten bei

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 35: Profilbauteil mit integrierten zusätzlichen Funktionen [25]

LEDs

Batterie

Integrierte Leiterbahnen undisolierte Zwischenschicht

22

gleichem Gewicht [58]. Im Auto-mobilbau werden hoch- undhöchstfeste Stähle in festigkeits -relevanten Trägerstrukturen undenergieabsorbierenden Bauteilenverwendet.

Bei einem Umstieg von kon-ventionellem kaltgewalztem Bandauf höherfeste Stähle kann meistdie gleiche Walzprofilieranlagegenutzt werden. Allerdings stelltdie Umformung von hoch- oderhöchstfesten Stählen durch Walz-profilieren sowohl aufgrund derFestigkeit als auch aufgrund derauftretenden Rückfederung eineHerausforderung dar [29]. Die höheren Festigkeiten führen zugrößeren notwendigen Kräften anden Rollen. Daher werden für das Profilieren höherfester Stählesteifere Gerüste empfohlen undhöhere Antriebsleistungen instal-liert. Die aufgrund der höherenStreckgrenze stärkere Rückfede-rung kann beim Walzprofilierenentweder vorgehalten oder durcheine Steuerung oder Regelung derRollenpositionen in der letztenStufe eines Biegewinkels kompen-siert werden [20]. Wohl deshalbwird das Walzprofilieren sogar alsSchlüsseltechnologie zur Verarbei-tung von höherfesten Stählen be-zeichnet [51]. Zu beachten ist aller-dings die im Vergleich zu konven-tionellen Stählen geringere Duk -tilität der hoch- und höherfestenStahlwerkstoffe. Daher müssen diezu realisierenden Biegeradien ent-weder größer ausfallen oder Druck-spannungen in Dicken- oder Quer-richtung des Bandes beim Biegenüberlagert werden.

4.3 Bauteiloptimierung durch Kombination von Walz- undWalzprofilierverfahren

In heutigen Serienproduktio-nen werden Rollprofile fast aus-schließlich aus Halbzeugen mitkonstanten Dicken gefertigt. Damitist das volle Potenzial des Form-leichtbaus nicht ausgeschöpft. Inder Regel ist der eingesetzte Werk-

stoff nicht in allen Profilbereichenoptimal ausgenutzt.

Neuere Ansätze in der Profi-liertechnik verfolgen daher dasZiel, durch die Kombination vonWalz- und Walzprofilierverfahrenweitere Gewichtsreduzierungenzu ermöglichen. Dazu könnenentweder Halbzeuge mit lokal an-gepasster Geometrie genutzt wer-den oder Walzprozesse mit demWalzprofilieren verknüpft werden.Eine Anpassung der Geometriean den späteren Einsatzfall kanndurch Reduzierungen oder Erhö-hungen der Dicke oder durch dieAusbildung von Verzweigungenerfolgen.

4.3.1 Tailored Blanks

Eine verbesserte Anpassungder Profilquerschnitte an spätereBelastungen bieten Profilbauteileaus Tailored Blanks. Unterschie-den wird hierbei zwischen TailorWelded Blanks (TWB) und TailorRolled Blanks (TRB) [27].

Bei Tailor Welded Blankshandelt es sich um lasergeschweiß-te Platinen, die aus zwei oder mehrEinzelblechen unterschiedlicherDicke, Stahlsorte/Festigkeit oderOberflächenveredelung bestehen.Mit diesen Halbzeugen werden imAutomobilbau Bauteile und Bau-

gruppen erfolgreich gewichts-und funktionsmäßig optimiert[36].

Auch Tailored Tubes, Rohremit variierender Blechdicke überdie Längsachse, die z.B. aus TailorWelded Blanks hergestellt werden,finden industiell Anwendung [27].

Tailor Rolled Blanks dagegenwerden durch flexibles Walzenhergestellt. Dabei wird der Walz-spalt während des Prozesses soangepasst, dass ein Halbzeug mitunterschiedlichen Dicken entsteht.Durch Walzprofilieren können ausdiesem Ausgangsmaterial Profilehergestellt werden. Diese Profilesind in den Zonen mit hoher Be-lastung im späteren Betrieb in grö-ßeren Wandstärken ausgeführt(Abb. 36). An Stellen mit geringe-ren Beanspruchungen in der Pro-filnutzung wird dagegen durch ge-ringere Wandstärken Material undsomit Gewicht eingespart. Aufdiese Weise können Bauteile, diezuvor zur Verstärkung aus meh-reren Komponenten zusammen -gefügt wurden, durch ein einzi-ges Profil ersetzt werden. Die zu-vor notwendigen Fügeoperationenkönnen entfallen und machen da-durch Walzprofilieren von TailorRolled Blanks wirtschaftlich inter-essant [24].

Neben den Vorteilen des aufdiese Weise erzeugten Profils

Merkblatt 180

Abb. 36: Schematische Darstellung eines U-Profils aus Tailor Rolled Blanks [24]

23

selbst können durch eine einheit-liche Prozesskette Lager- und Logis-tikkosten für bisherige Zwischen-produkte eingespart werden, wasProfilen aus Tailor Rolled Blankseinen weiteren wirtschaftlichenVorteil verschafft [24]. In Abb. 37ist eine mögliche Prozesskette ver-einfacht dargestellt.

Bezüglich der Prozessausle-gung sind beim Walzprofilierenvon TRBs besondere Aspekte zuberücksichtigen. So muss, um ein offenes Profil mit konstantenAußen- oder Innenabmessungenzu erhalten, die Zuschnittsbreitedes Bleches in Prozessrichtung variieren, da durch die unterschied-lichen Blechdicken des Ausgangs-materials sich auch die abgewickel-te Länge ändert. Der Zuschnittmuss also tailliert werden, um amEnde ein Profil mit gerader Band-kante zu erhalten [3].

Walzprofilieranlagen für TailorRolled Blanks müssen weiterhinder Anforderung genügen, dass derWalzspalt der variierenden Blech-dicke angepasst werden muss, umMaßungenauigkeiten durch Rück-federung zu vermeiden. Aus die-sem Grund sind in vorteilhaft aus-geführten Gerüsten die Rollen ver-tikal und horizontal verstellbar. DiePositionierung der Rollen kanndabei entweder kraftgesteuert z. B.über Federpakete erfolgen oderweggesteuert mithilfe von Aktoren.Untersuchungen zeigen, dass weg-gesteuerte Rollenpositionen zubesserer Maßhaltigkeit führen alseine Walzspaltanpassung durch Federpakete [2].

4.3.2 Tailored Strips

Eine weitere Möglichkeit, Pro-file belastungsorientiert zu gestal-ten, bieten Bänder mit unterschied-licher Dicke über der Breite. Dieseumfassen Tailor Welded Strips undTailor Rolled Strips.

Bei Tailor Welded Strips,eine Weiterentwicklung der TailorWelded Blanks [36], werden Bän-der unterschiedlicher Dicke oderFestigkeit längs verschweißt, sodass ein Halbzeug mit unterschied-lichen Eigenschaften über derBreite entsteht.

Für die Weiterverarbeitung die-ser Halbzeuge eignet sich das Walz-profilieren gut [36]. Durch dieseArt der Variation ist es möglich,Profile ihren Belastungen entspre-chend anzupassen. Mit diesenHalbzeugen können bisherige ge-stalttechnische Restriktionen beiwalzprofilierten Stahlprofilen imVergleich zu stranggepressten Pro-filen ausgeglichen werden [34].

Durch eine gezielte Anpassung derProfilquerschnitte lassen sich dieseauf Belastungen in der Profilnut-zung einstellen oder deren Form-änderungsvermögen lässt sich inspäteren Prozessschritten erwei-tern [36].

Tailor Rolled Strips wer-den durch Bandprofilwalzen rea-lisiert. Mit diesem Verfahren wer-den Bänder mit einer über derBreite veränderlichen Dicke durchWalzen erzeugt [36]. Dazu wirdder Walzspalt an den gewünsch-ten Dickenverlauf angepasst. DieMöglichkeit der Kombination vonBandprofilwalzen und Rollprofi-lieren zur Herstellung belastungs-orientierter Profile über den Quer-schnitt ist in [27] gezeigt. Abb. 38zeigt belastungsorientierte Beispiel-bauteile, die aus bandprofiliertemHalbzeug hergestellt sind. Die Re-duzierung der Blechdicke kann da-bei sowohl in der Nähe der Band-kante als auch in der Mitte desProfils erfolgen [63].

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 37: Einheitliche Prozesskette zur Herstellung von Profilen mit veränderlicher Blechdicke über der Längsachse [24]

Abb. 38: Profilbeispiele mitDickenreduktion[63]

24

Anwendungen solcher Profilefinden sich z. B. in Abgasanlagenund Sitzschienen im Fahrzeugbau[45]. In [63] werden drei Varian-ten des Bandprofilwalzens unter-schieden: Neben einer Dickenredu-zierung können mithilfe der Vari-anten Nutenwalzen und Anstau-chen zusätzliche Vorteile durchTailor Rolled Strips genutzt wer-den.

Abb. 39 zeigt kundenorien-tierte Demonstratoren auf, bei denen sich durch eine Kombina-tion dieser drei Varianten neue Ein-satzzwecke realisieren lassen [63].

4.3.3 Spaltprofilieren

In vielen Teilen der Industriewerden Profile mit mindestenszwei von der Stegebene wegwei-senden Flanschen benötigt. Bei-spiele hierfür sind einfache T-Pro-

file, welche in großer Stückzahlals Trägerelemente verwendet wer-den. Solche Produkte werden auchals Bauteile mit Verzweigungenoder Stringern bezeichnet [49].Das Gestaltungselement Verzwei-gung bietet neben der Form desBauteils an sich die Möglichkeit,diese so zu gestalten, dass eineVerbesserung des Beulverhaltensohne Massenerhöhung möglichist [16]. Verzweigungen in Bautei-len werden heutzutage entwederdurch integrale oder durch diffe-rentielle Bauweise realisiert. Diffe-rentiell bedeutet in diesem Fall einFügen (wie z. B. Schweißen) desZielbauteils aus Einzelkomponen-ten. Als nachteilig wirkt sich hierunter anderem die Wirtschaftlich-keit aufgrund zusätzlicher Füge -operationen aus. Weitere Problemekönnen Steifigkeitssprünge, Eigen-spannungen und Gefügeverände-rungen sein [49].

Bei der integralen Lösung be-steht das komplette Bauteil aus einem Halbzeug. Die Eigenheitdieser Bauweise besteht aus einergeringen Fehleranfälligkeit sowieeiner höheren Wärmeleitfähigkeitinfolge durchgängig einheitlichenMaterials. Weiterhin können zu-sätzliche Schritte in der Ferti-gungslinie, wie z. B. das Fügen,vermieden und so Kosten gespartwerden. Integrale Bauteile könnenentweder durch Urformen, Zerspa-nen oder Massivumformung her-gestellt werden [59]. Mithilfe derProfiliertechnik können integraleProfile konventionell nur durchdas Einbringen von Sicken oderdurch Materialdopplung erreichtwerden. Negativ wirken sich hierdie nicht leichtbauorientierte Bau-weise und die Rissbildung bei klei-nen Biegeradien aus [59]. NeueMöglichkeiten zur Herstellunglängsorientierter, an der Bandkanteverzweigter Bauteile aus Stahl inintegraler Bauweise eröffnet dasSpaltprofilieren [37]. Dieses Mas-sivumformverfahren gehört nachDIN 8583-1 zur Gruppe der Druck-umformverfahren [9]. Da das Bandeine Relativbewegung rechtwink-lig zur Rotationsachse vollführt,lässt sich das Umformverfahrenauch der Gruppe der Längswalz-verfahren zuordnen. Beim Spalt-profilieren wird ein ebenes undtranslatorisch bewegtes Band mit-

Merkblatt 180

Abb. 39: Möglicher Kundennutzen von durch Bandprofilwalzen hergestellten profilierten Halbzeugen [63]

Führungen Befestigungs-nuten

Montagehilfe Belastungs-optimierung

Abb. 40: Links: Prinzip des Spaltprofilierens [17]; rechts: Entstehung eines Flansches an der Bandkante [50]

Spaltwalze

BlechHilfswalzen

Hilfswalze

Hilfswalze

Spaltwalze

VBlech

Stich 1 Stich X

25

hilfe eines verfahrensspezifischenWerkzeugsystems, bestehend ausSpaltwalze und zwei Hilfswalzen,am Blechrand durch Druckumfor-mung gespalten. Das Prinzip die-ses Verfahrens ist in Abb. 40 linksdargestellt. Die Querschnittsgeo-metrien des Bandes an der Ver-zweigungsstelle nach unterschied-lichen Stichen veranschaulichtAbb. 40 rechts. Durch eine Steige-rung der Stichanzahl können Spalt-tiefe und Flanschlängen erhöhtwerden. Im Gegensatz zum kon-ventionellen Spalten von z.B. Ron-den ist die Spaltwalze beim Spalt-profilieren stumpfwinklig ausge-führt, so dass in der Umformzonehohe hydrostatische Druckspan-nungen wirken. Diese führen zueinem erhöhten Formänderungs-vermögen des eingesetzten Mate-rials und ermöglichen das Errei-chen großer Umformgrade.

Abb. 41 zeigt links ein durchSpaltprofilieren hergestelltes Halb-zeug. Es kann durch Walzprofi -lieren weiterverarbeitet werden. Eine mögliche Einformung einesSpaltprofils zu einem Einkammer-profil mit zwei freien Flanschenist im rechten Teil der Abb. 41 zufinden.

Spaltprofilierte Bauteile kön-nen im Hinblick auf Statik undStabilität belastungsorientiert opti-miert werden. Ein weiterer Vor-teil dieses Verfahrens liegt in derKombinationsmöglichkeit mit wei-teren Funktionen. Abb. 42 zeigtzwei Bauteile, mit denen eine sol-che Funktionsintegration mithilfeverzweigter Strukturen möglichist. Sowohl das Einkammerprofilals auch das Dreikammerprofilkönnen neben ihrer Eigenschaftals Trägerbauteil Funktionen wieKabelführung oder Leitungen z.B.für Druckluft ermöglichen.

Abb. 43 zeigt die Produktions-linie für die Fertigung eines Drei-kammerprofils und dessen Biege-winkelabfolge im Walzprofilier-prozess. Sie setzt sich hauptsäch-lich aus den FertigungsschrittenSpaltprofilieren, Walzprofilierenund Laserschweißen zusammen.

Um für geschlossene Profiledas Schweißen der Flansche durchden Laser zu gewährleisten, müs-sen diese eine schweißbare Band-kante aufweisen. Dafür werdendie Flansche nach dem Walzprofi-lieren einer zerspanenden Band-kantenbearbeitung unterzogen.

4.3.4 Spaltbiegen

Beim Spaltprofilieren ist esmöglich, an der Bandkante einesBleches Verzweigungen in Formvon Flanschen auszubilden. Diesist aber nur am Blechrand mög-lich. Dadurch ist die Anzahl derzusätzlichen Verzweigungen auf

zwei begrenzt. In vielen Anwen-dungsfällen sind aber Profile mitmehr als zwei Verzweigungen er-forderlich. Diese können entwederdurch das Fügen mehrerer durchSpaltprofilieren bereits verzweig-ter Einzelbauteile oder durchSpaltbiegen hergestellt werden.

Im Gegensatz zum Spaltprofi-lieren entsteht beim Spaltbiegenein Flansch aus der Blechmittebzw. an einer Biegekante. Dieserkann an jeder beliebigen Biege-kante im Profil ausgebildet wer-den [49]. Ausgangspunkt hierfürist ein bereits vorgebogenes Blech.In diesem Fall kann der Prozess-schritt des Walzprofilierens demSpaltbiegen vorgelagert sein.

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 41: Links: Spaltprofiliertes Ausgangsprodukt [25]; rechts: Weiterverarbeitung durch Walzprofilieren [50]

Abb. 42: SpaltprofilierteBauteile: Einkammer- undDreikammerprofil

26

In Abb. 44 ist das Werkzeug-system mit den entstehenden Ver-zweigungen dargestellt. Von derbereits vorgeformten Biegekantewird mithilfe der abgebildetenSpaltwalze ein Flansch ausgeformt.

Durch die Hilfswalzen werden denwirkenden Spannungen Druck-spannungen überlagert, welcheeine Rissbildung verhindern [49].Durch die Kombination Walzpro-filieren, Spaltprofilieren und Spalt-

biegen ist es möglich, dünnwan-dige Profile mit einer großen An-zahl an Verzweigungen zu reali-sieren. Anwendungen für spaltge-bogene Profile sind versteifte Trä-gerbauteile sowie Rohrsysteme.

Merkblatt 180

Abb. 44: Links: Verfahrensprinzip des Spaltbiegens [17]; rechts: Ausbildung eines Flansches an der Biegekante [22]

Abb. 43: Produktionslinie zur Fertigung eines spaltprofilierten Dreikammerprofils [21]

Umformstufe 0

Umformphase 3

Umformphase 2

Umformphase 1

HilfswalzenSpaltwalze

VorgebogenesBlech

Umformstufe 1

Verfahrensprinzip Spaltbiegen

Produktionslinie Laserschweißkabine

Coil

Spaltprofil

ierenWalzp

rofilieren

27

4.4 Flexibles Walzprofilieren

Charakteristisch für das kon-ventionelle Walzprofilieren undseine Prozesserweiterungen istein über die Profillänge konstanterQuerschnitt. Gerade im Leicht-bau werden aber Profile benötigt,deren Querschnitte an die unter-schiedlichen Belastungen entlangdes Bauteils angepasst sind. Durchflexibles Walzprofilieren könnenProfile mit gekrümmtem Kontur-verlauf erzeugt werden und eröff-nen damit neue Anwendungsbe-reiche und Einsatzmöglichkeiten.Durch eine Kombination von kon-ventionellem und flexiblem Walz-profilieren lässt sich eine weitergesteigerte Zahl an Profilgeome-trien erzeugen [65]. In Abb. 45 isteine Auswahl möglicher Formendargestellt.

Ein flexibler Querschnitt wirddurch Verfahren und Schwenkender Rollen während des Prozessesquer zur Laufrichtung des Blecheserzeugt. In Abb. 46 ist auf der lin-ken Seite die Konzeption einesflexiblen Walzprofiliergerüstes dar-gestellt. Dabei ist zur Verbesserungder Anschaulichkeit nur eine Ge-rüsthälfte abgebildet. Die flexiblenRollen können über Spindelantrie-be und Linearführungen translato-risch verschoben werden. Durcheine rechnergestützte Ansteuerungder Spindelantriebe kann die Po -sition der Gerüsthälften so beein-flusst werden, dass, wie rechts ge-zeigt, die Bandkante des Blechesentlang der Sollkontur eingeformtwird [65]. Da mit der Anzahl derFreiheitsgrade in der Anlage auch

die Zahl der benötigten Antriebesteigt, finden sich in [23] Ansätze,wie diese durch das Prinzip derSelbstjustage auf ein akzeptablesMaß reduziert werden können.

Da die Profilform dadurch nurvon der translatorischen und rota-torischen Bewegung der Gerüsteund nicht von den verwendetenWerkzeugen abhängt, können abhängig von der gewählten Pro-grammierung der Profilieranlageganze Familien flexibler Profilemit dem gleichen Rollensatz ge-fertigt werden [65].

Beim flexiblen Profilieren istdarüber hinaus die Kontur des Aus-gangsmaterials der Profilform an-gepasst, um beispielsweise einekonstante Schenkelhöhe bei wech-selnder Stegbreite zu ermöglichen.Aus diesem Grund werden für dasflexible Profilieren fertig zuge-

schnittene Blechstreifen verwen-det oder es wird inline ein Be-schnitt des Coil-Materials durch-geführt. Nach dem flexiblen Profi-lieren können sich als Teil einerganzen Prozesskette konventio-nelle Gerüste oder andere Ferti-gungsverfahren, wie Stanzen undSchweißen, anschließen.

Flexible Konturverläufe zeich-nen sich durch gerade Abschnitteund Übergangsverläufe aus, diesich wieder in einen konkaven An-teil mit schmalem Steg und einemkonvexen Anteil mit ausgeweite-tem Steg unterscheiden lassen [65].Aufgrund von Materialverschiebun-gen beim Biegevorgang entstehenZugspannungen in Längsrichtungim konkaven und Druckspannun-gen im konvexen Anteil des Über-gangsbereichs. Diese können un-ter Umständen zu einer Verwöl-

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 45: Beispiele für flexibles Walzprofilieren [31]

Abb. 46: Prinzip des flexiblen Walzprofilierens; links: Maschinenaufbau [35]; rechts: Stellung der formgebenden Rollen [19]

Innere Rollen

Soll-kontur

Äußere Rollen

Gerüsthälfte

Linearführung

Getriebe

Motor

KonventionellesGerüst

(angetrieben)

Spindel-Antrieb(Links-Rechts-

Gewinde)

28

bung des Profilbodens oder Falten-bildung an der Bandkante führen[65]. Abb. 47 zeigt eine Hälfte desÜbergangsbereichs eines U-Profilsmit veränderlicher Stegbreite ein-schließlich der dazugehörigen Deh-nungsbereiche.

Zwischenzeitlich wurden meh-rere Anlagen zum kontinuierlichenflexiblen Profilieren in Betrieb ge-nommen. Abb. 48 zeigt den Aus-schnitt aus einer Anlage.

Diese besteht aus konventio-nellen Profiliergerüsten, die denVortrieb des Blechs realisierenund den Umformgerüsten mit densteuerbaren Rollenpositionen. ZurVermeidung von ungewollten Ver-wölbungen sind kraftgesteuerteNiederhaltersysteme vor und nachdem flexiblen Gerüst angeordnet.

Profile mit veränderlichenQuerschnitten können eine Opti-mierung hinsichtlich Belastungund somit Gewicht ermöglichen.In [11] wird eine flexible Profilier-anlage zur Herstellung von 3-D-

Dachpaneelen beschrieben. DieseAnlage wird industriell zur Herstel-lung von längsgekrümmten Profi-len mit veränderlicher Breite ein-gesetzt. Mithilfe derartiger Anlagenkonnten bereits viele ästhetisch an-spruchsvolle Dach- und Fassaden-elemente realisiert werden [41].

4.5 Herstellung von multi-funktionalen Blechbauteilen

Oft ist mit der Umsetzung einer neuen Funktion die Zunahmeder Anzahl benötigter Bauteile wieKabel und Zusatzkomponentenverbunden. Dies wirkt sich nega-tiv auf das resultierende Gesamt-gewicht und die Komplexität einesProduktes aus. Insbesondere imFahrzeugbau entsteht dadurch einZielkonflikt zwischen der Optimie-rung des Fahrzeuggewichts undder Produktfunktionalität [25]. Inanderen Branchen – beispielsweiseim Bauwesen – wirken sich zu-

sätzliche Montagearbeiten nega-tiv aus. Eine Möglichkeit bestehtin der Vereinigung von mechani-schen Trägerbauteilen und elek-trischen Komponenten zu funk-tionalen Blechbauteilen. In Abb.49 ist ein Demonstrator für eineVereinigung von Funktionalitätund Trägerbauteil dargestellt. Indiesem Beispiel wird in einem U-Profil ein Kabelbaum durch ei-

Merkblatt 180

Niederhalter Ausgang Flexibles Gerüst

ProfilschenkelProfilsteg

Zugbereich

Deckschicht

Kupferleiter

Isolations-schicht

Funktionales Profil

Kaltprofil

Druckbereich

Niederhalter Eingang

Abb. 47: Dehnungsverteilungim Übergangsbe-reich eines flexibelprofilierten Bauteils[26]

Abb. 48: Schematischer Ausschnitt aus der flexiblen Profilieranlage am PtU, TU Darm-stadt, für Profilierung von U- und Hut-Profilen mit veränderlichem Querschnitt [39]

Abb. 49: Multifunktionales Profil [25]

1. Stanzen 2. Anheben 3. Umklappen

Abb. 50: Ablaufschritte einer Faltung [48]

nen aufgebrachten Kupferleiter er-setzt. Das Aufbringen von Iso -lationsschicht, Kupferleiter undDeckschicht durch Kleben kann ineiner Walzprofilieranlage direkt vordem Profilieren erfolgen und somitnur geringen Fertigungsaufwand her-vorrufen.

Besonders interessant kann dieFunktionsintegration sein, wenn derInnenraum eines geschlossenen Pro-fils für derartig aufgebaute Kabelbäu-me verwendet wird. Dies ist in Abb.35 dargestellt.

29

Ein Anwendungsbeispiel fürderartige Profile sind die in Abb. 51gezeigten, EN-konformen, Trocken-bauprofile.

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Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

Abb. 51: Durch Falttechnik hergestellte Profile [48]

4.6 Bauteiloptimierung durch innovative Umformtechnik

Vielversprechende Ansätze zurweiteren Ressourcenschonung undKostenreduzierung liegen in derRealisierung von gewichtsoptimier-ten Profilen. Eine vor diesem Hin -tergrund entstandene Verfahrens-kombination ist das Faltverfahren[48]. Dieses ist gekennzeichnetdurch eine abwechselnde Abfolgevon Trenn- und Umformoperatio-nen. Abb. 50 zeigt eine typischeAbfolge der Falttechnik, die mitunterschiedlichen Werkstoffendurchgeführt werden kann.

In einem Stanzprozess wirdein Schnittmuster in ein verzinktesStahlblech eingebracht (1). Da-durch lassen sich die Teilabschnittevollständig anheben (2) und an-schließend umklappen (3). DieseSchritte lassen sich in einem kon-tinuierlichen Prozess vor demWalzprofilieren anordnen. Da-durch läuft ein Blechband mitdem gewünschten Lochmuster inden Profilierprozess ein. An denFaltstegen verfestigt sich das kaltverformte Material und verleihtder Struktur eine höhere Stabili -tät. In Abb. 51 sind Beispielprofi-le für dieses neue Verfahren dar-gestellt.

Als Vorteil der Falttechnik er-gibt sich eine nahezu verschnitt-freie Produktion von Profilen, ob-wohl die Querschnitte große Aus-sparungen aufweisen [48].

30

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[36] Jackel, F.M.:Die kontinuierliche Herstellungvon Tailor Rolled Strips durchBandprofilwalzen; Dissertation;Shaker Verlag; Aachen, 2010

[37] Jöckel, M.:Grundlagen des Spaltprofilierensvon Blechplatinen; Dissertation;Shaker Verlag; Aachen, 2005

[38] Johnson Controls Hilchen-bach GmbH:www.johnsoncontrols.de, 2012

[39] Kummle, R.; u. a.:Walzprofilieren im Wandel – Be-währtes Verfahren, neue Flexibi-lität; Umformtechnisches Kollo-quium Darmstadt (UKD); Meisen-bach Verlag; Bamberg, 2012

[40] Lange, K.:Umformtechnik – Handbuch fürIndustrie und Wissenschaft; Band 3Blechbearbeitung; Springer-Verlag;Berlin, 1990

Merkblatt 180

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[41] Larranaga Amilibia, J.:Geometrical accuracy improve-ment in flexible roll forming pro-cess by means of local heating;Dissertation; Mondragon Unibert-sitatea, 2011

[42] Metzger, F.; PROFILMETALL GmbH:Hirrlingen, 2011

[43] Metzger, F.; PROFILMETALL GmbH, Bearbei-tung Schönfeld D.:Hirrlingen, 2011

[44] N. N.:Stahl- und Metallverarbeitung; IKBDeutsche Industriebank AG; Düs-seldorf, 2004

[45] N. N.:www.Tailored-blanks.com; „Thys-senKrupp Tailored Strips”, 2008

[46] Neuhaus, F.:Struktur- und Entwicklungstrendsdes Kaltprofilmarkts; 3. Fachta-gung Walzprofilieren; Tagungs-band; Darmstadt, 2002

[47] Pahl, G.; Beitz, W.; u. a.:Konstruktionslehre; Springer-Ver-lag; Berlin, 2004

[48] PROTEKTORWERK FlorenzMaisch GmbH & Co. KG:Produktbeschreibung Falttechnik;Gaggenau, 2011

[49] Ringler, J.; Groche, P.:Spaltbiegen – Ein neues Verfahrenfür integrale Verzweigungen ausder Blechmitte; 6. FachtagungWalzprofilieren; Tagungsband;Darmstadt, 2008

[50] Ringler, J.; u. a.:New Forming Technologies forSheet Metal – Integral sheet metaldesign with higher order bifurca-tions; SIAM Conference on Opti-mization; Boston, 2008

[51] Röker, O.:Untersuchungen zur Anwendunghoch- und höchstfester Stähle fürwalzprofilierte Fahrzeugstruktur-komponenten; Dissertation; Ber-lin, 2008

[52] ROFIN-SINAR Technologies,Inc.: www.rofin.de, 2012

[53] Roth, M.; PROFILMETALL GmbH:Hirrlingen, 2011

[54] Roth, M.:PROFILMETALL-Gruppe Produkt-flyer Maschinen und Werkzeuge;PROFILMETALL GmbH; Hirrlingen,2011

[55] Roth M.; PROFILMETALL GmbH:Hochpräzise Profilierwerkzeuge,Profiliermaschinen und Sonder-maschinen; 8. Fachtagung Walz-profilieren; Tagungsband; Meisen-bach Verlag, 2012

[56] Samson Roll Formed ProductCompany:www.samsonrollform.com, 2012

[57] Schuler GmbH:Handbuch der Umformtechnik;Springer-Verlag; Berlin, 1998

[58] Staeves, J.; Pfestorf, M.:Einsatz höherfester Stähle im Auto-mobilbau; Umformtechnisches Kol-loquium Darmstadt (UKD); Meisen-bach Verlag; Bamberg, 2003

[59] Vucic, D.:Methoden zum Herstellen undWeiterverarbeiten von Spaltprofi-len; Dissertation; Shaker Verlag;Aachen, 2010

[60] Wagenhan, M. für PROFILME -TALL GmbH; Bearbeitung Schön-feld, D.:Stahl profiliert sich immer wiederneu; Investitionsführer Baden-Württemberg; F.A.Z.-Institut fürManagement-, Markt- und Medien-informationen GmbH; Frankfurtam Main, 2011

[61] Wagenhan, M. für PROFIL -METALL GmbH:Rollprofilieren in höchster Vollen-dung gibt Blechen ein Gesicht;blechnet 1-2011, S. 16–17; VogelBusiness Media; Würzburg, 2011

[62] Wagenhan, M. für PROFIL -METALL GmbH:Rollprofilieren in höchster Vollen-dung gibt Blechen ein Gesicht;blechnet 1-2011, S. 18; Vogel Business Media; Würzburg, 2011

[63] Welser Profile DeutschlandGmbH:www.welser.com, 2012

[64] Zettler, A.-O.:Magnesium – Werkstoff für Profileder Zukunft?; 3. Fachtagung Walz-profilieren; Tagungsband; Darm-stadt, 2004

[65] Zettler, A.-O.:Grundlagen und Auslegungsmetho-den für flexible Profilierprozesse;Shaker Verlag; Aachen, 2007

6 Weiterführende Literatur

Bogojawlenskij, K. N.; Neubauer, A.; Ris, V.W.: Technologie der Fertigung vonLeichtbauprofilen; VEB DeutscherVerlag für Grundstoffindustrie;Leipzig, 1979

Broer, G.; Martin-Bullmann, R.: Kaltprofile; VEB Deutscher Verlagfür Grundstoffindustrie; VerlagStahleisen mbH; Düsseldorf, 1993

Halmos, G.-T.: Roll Forming Handbook; Tailor &Francis Group, LLC, 2006

Walzprofilieren von Flacherzeugnissen aus Stahl

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