Welche Rolle spielt die Kaltumformung als Umformtechnik in der E-Mobility?
Nicht nur die Transformation der Automotive-Branche hin zur Elektromobilität mit ihrer besonderen Emphase auf den Leichtbau begründet die besondere Stellung der Umformtechnik in der modernen Fahrzeugproduktion, auch die Umweltbilanz wird ein immer wichtigerer Verkaufsfaktor. Doch kann die Kaltumformung hier punkten?
Was ist Umformtechnik?
In der Umformtechnik gibt es Verfahren wie Walzen, Biegen, Tiefziehen, Kaltumformen, Gesenk- oder auch Freiformschmieden. Gemein ist allen Verfahren die Definition: beim Umformen wird weder Material von den Rohteilen entfernt noch hinzugefügt.
Für Interessierte gibt die DIN 8582 einen umfassenden Überblick über alle Umformverfahren. Wir werden uns in diesem Artikel jedoch auf die Kaltumformung konzentrieren und ergründen, worin ihre Bedeutung für die E-Mobilität liegt.
Nicolas Heck
Veröffentlicht
Anforderung der E-Mobility
Schon bevor die E-Mobilität in breiter Masse aufkam, war die Reduktion des Fahrzeuggewichts ein zentrales Anliegen der Autobauer. Zunächst strebte man bei E-Autos damit vor allem eine Erhöhung der Reichweite an. Dies ist heute aber nicht mehr der alleinige Grund dafür, dass Fahrzeuge in Leichtbauweise hergestellt werden.
Heute liegt der Fokus zunehmend auf der ressourcenschonenden und nachhaltigen Herstellung von Fahrzeugen und ihren Komponenten. Die CO2– und Umweltbilanz der Produktion wird zu einem immer relevanteren Faktor in der Kaufentscheidung bei Endverbraucherprodukten. Bei den dafür relevanten Punkten kann das Umformen gleich mehrfach überzeugen.
Ressourcen schonen mit Umformtechnik?
Vor allem im Vergleich zu spanenden Verfahren wird klar: Die Verfahren der Umformtechnik erzeugen weniger Abfälle und sind dadurch ressourcenschonender, da kein Material abgetragen wird. Auch vor dem Hintergrund der immer knapper und teurer werdenden Rohstoffe ist Abfallvermeidung dem Recycling vorzuziehen. Zudem ist beim Kaltumformen oft noch nicht einmal eine aufwendige Nachbearbeitung erforderlich. Denn dank der engen Maßtoleranzen des Verfahrens kommt das Werkstück genau in der gewünschten Form aus der Maschine.
Auch beim energetischen Aufwand hebt sich die Kaltumformung von den meisten anderen Umformverfahren positiv ab, da es in der Regel bei Raumtemperatur stattfindet. Es ist also nicht nötig, das Werkstück oder Halbzeug vor oder während der Bearbeitung zu erhitzen.
Leichte Komponenten mit hoher Stabilität
Trotz der zunehmenden Bedeutung der Umweltbilanz ist der Wunsch nach einer leichten Bauweise immer noch zu einem großen Teil dem Streben nach einer Reduktion des Gewichts geschuldet, mit deren Hilfe die Reichweite der Fahrzeuge erhöht werden soll. Nun ist es keine große Schwierigkeit, mithilfe der Umformtechnik leichtere Teile herzustellen, indem man sie hohl auslegt. Aber sind diese hohlen Bauteile gegenüber massiven auch stabil genug für die Belastungen des Straßenverkehrs?
Diese Frage kann eindeutig bejaht werden. Die Kräfte, die bei der Kaltumformung auf die Halbzeuge oder Werkstücke einwirken, führen zum einen zu einer signifikanten Zunahme der Festigkeit. Zum anderen kann durch die Umformung die Materialverteilung bedarfs- und belastungsgerecht ausgelegt werden.
Höhere Festigkeit durch Umformen
Diese Verfestigung kann so stark sein, dass unter Umständen auf eine Wärmebehandlung im Anschluss an den Fertigungsprozess verzichtet werden kann. Dies spart weiter Energie, CO2 und Kosten und schlägt sich positiv auf die Umweltbilanz der Bauteile nieder.
Bei der Kaltumformung von Rohren, Wellen oder ähnlichen Bauteilen ist die erhöhte Festigkeit eine wichtige Voraussetzung, damit diese Komponenten trotz massiver Leichtbauweise stabil genug für die Verwendung in Kraftfahrzeugen sind. Namentlich geht es um die Produktion hohler Wellen wie Rotorwellen oder Antriebswellen, die trotz immenser Belastung eine erhebliche Gewichtseinsparung im Vergleich zu gespanten, gegossenen oder geschmiedeten Produkten aufweisen.
Fazit: Die Bedeutung der Umformtechnik in der E-Mobility
Die Umformtechnik ist nicht der Start in einen grünen Leichtbau, aber sie trägt einen wesentlichen Teil dazu bei, die Herstellungsprozesse in der E-Mobility weiter auf Umweltfreundlichkeit zu optimieren, indem Abfälle vermieden und der Energieaufwand bei der Produktion der betreffenden Bauteile reduziert wird.
Der Kaltumformung kommt dabei eine besondere Rolle zu, da sie es ermöglicht, Wellen und vergleichbare Komponenten hohl und mit der benötigten Festigkeit und trotzdem in Leichtbauweise herzustellen. Zudem benötigt die Kaltumformung weniger Energie als vergleichbare Warmumformverfahren.
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