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Walzen statt Pressen: So lassen sich Metallteile viel günstiger herstellen

Automotive-Stecker im Fokus der Forschung: Das Dresdner Fraunhofer IWU will solche Metallteile mit dem Walzverfahren smartROLL bis zu 70 Prozent günstiger herstellen.
Kleine Teile, große Wirkung: Steckverbinder fürs Auto könnten künftig per Walze statt Presse gefertigt werden – günstiger und genauso präzise. © Fraunhofer IWU
Von: Wissensland
Riesige Pressen prägen Metallteile für Autos, Rechenzentren und Wasserstofftechnik. Die sind jedoch teuer, groß und energiehungrig. Forschende des Fraunhofer IWU in Dresden wollen das ändern. Mit einem smarten Walzverfahren und Echtzeit-Überwachung sollen Hersteller künftig bis zu 70 Prozent der Kosten sparen, ohne Abstriche bei der Qualität.

In jedem Auto steckt auch ein Stück der Maschinen, mit denen seine Teile hergestellt werden. Riesige Pressen, die Metall in Form drücken, kosten Millionen. Sie gelten heute als industrieller Standard für viele Präzisionsbauteile, also Bauteile, die sehr genau gefertigt werden müssen. Forschende aus Dresden arbeiten daran, das zu ändern.

Am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Dresden arbeitet Martin Wagner an einer einfachen, aber wirkungsvollen Idee. Statt einer schweren Presse, die großflächig auf Metall drückt, soll eine Walze die Arbeit erledigen. Eine Walze berührt das Metall nur entlang einer schmalen Linie. Das reicht aus, um Teile in Form zu bringen, braucht aber viel weniger Kraft. Die Werkzeuge kosten so nur halb so viel, die Anlage selbst ist kleiner und günstiger. Insgesamt könnten Hersteller die Umformkosten um bis zu 70 Prozent senken.

Das klingt verlockend. Aber funktioniert das Verfahren auch bei Bauteilen, die mit besonders hoher Genauigkeit hergestellt werden müssen? Genau das will das Projekt smartROLL beweisen.

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Sensoren wachen über jede Bewegung

Der Kern von smartROLL ist ein intelligentes Überwachungssystem. Dutzende Sensoren messen während des Walzens ständig Kräfte, Drehwinkel und Beschleunigungen. Diese Daten werden in Echtzeit ausgewertet. Ein Algorithmus auf Basis von maschinellem Lernen, also von Methoden, mit denen Computer aus Daten und Erfahrung lernen, erkennt sofort, wenn etwas nicht stimmt. Das System kann dann gegensteuern, bevor ein fehlerhaftes Teil entsteht. Damit soll das Walzen ähnlich präzise kontrollierbar werden wie klassische Pressverfahren. Eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz in der Serienproduktion.

Zusätzlich entsteht ein digitaler Zwilling, ein virtuelles Abbild der Maschine und des Prozesses. Er hilft Ingenieuren, den Walzvorgang besser zu verstehen und gezielt zu verbessern.

Wasserstoff als erster Praxistest

Interessant ist der geplante Einsatz auch bei Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Diese Geräte sind wichtig für die Wasserstoffwirtschaft. Elektrolyseure stellen Wasserstoff her, Brennstoffzellen wandeln ihn in Strom um. Beide brauchen sogenannte Bipolarplatten, dünne Metallplatten mit feinen Kanälen. Sie sind ein zentrales Bauteil dieser Systeme. Wie gut sie gefertigt sind, entscheidet darüber, wie effizient und teuer Wasserstoffanlagen am Ende sind.

Das Fraunhofer IWU hat in seiner Referenzfabrik.H2 bereits gezeigt, dass Walzen diese Platten in großen Stückzahlen fertigen kann. smartROLL soll die Qualität jetzt nochmals steigern. Gelingt das, könnte das Verfahren künftig auch für viele weitere Bauteile eingesetzt werden, etwa für Kühlplatten in Rechenzentren oder eben Steckelemente in der Automobilindustrie.

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