„Mit unseren Maschinen und unserer Technologie können wir Stahlfelgen für Pkw und Lkw so gestalten, dass sie deutlich leichter sind als herkömmliche Räder und trotzdem genauso belastbar“, verspricht Benedikt Nillies. Er ist technischer Direktor bei Leifeld Metal Spinning in Ahlen im westfälischen Münsterland. Das Unternehmen entwickelt Werkzeugmaschinen für die Metallumformung, die weltweit in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik bis hin zur Energieindustrie eingesetzt werden. „Einer unserer Kunden konnte mit unserer Technik Felgen mit einer Nutzlast von 580 kg fertigen, die knapp 900 g leichter sind als mit anderen Herstellungsverfahren“, berichtet Nillies.

Warum setzen die Hersteller aber nicht gleich auf Felgen aus Aluminium? Lackiert, hochglanzpoliert, matt gebürstet und mitunter verchromt sind sie doch bei Pkw-Käufern sehr beliebt. Sie sind aber auch teurer – und anfälliger, zum Beispiel gegenüber Streusalz oder Stößen. Die Reparatur ist aufwendig, manchmal unmöglich. „Stahlfelgen sind wesentlich belastbarer, und mit dem geeigneten Fertigungsverfahren können sie im Pkw-Bereich tatsächlich noch leichter sein“, so Nillies. Im Lkw-Bereich ist das noch anders. Aber auch hier kann die Gewichtseinsparung attraktiv für Hersteller und Käufer sein, denen es weniger um Design als um Wirtschaftlichkeit geht.

Geringeres Gewicht und trotzdem belastbarer

Werden Alufelgen häufig im Stück gegossen oder geschmiedet, bestehen Stahlfelgen in der Regel aus Felgenring und Radscheibe, auch Radschüssel genannt. Im Pkw-Bereich lässt sich mit dem Drückwalzverfahren der Felgenring fertigen, im Lkw-Sektor sind es beide Teile. Die Kaltverfestigung verbessert dabei die Gefügestruktur im Material und erhöht so die Endfestigkeit. „Wir haben die Möglichkeit, den Materialquerschnitt an bestimmten Stellen zu reduzieren und flexibel an die Belastungsanforderungen der Räder anzupassen“, sagt Nillies. Leifeld bietet zwei unterschiedliche Maschinenbaureihen und Drückwalzenverfahren an: die „FFM“-Serie für das Gegenlaufdrückwalzen sowie die „RSC“ und „RC“-Maschinen für das bikonische Gleichlaufdrückwalzen. Den Unterschied machen die Vorschubrichtung der Walzen und die Fließrichtung des Materials. Beide formen Stahlräder ohne Schlauch in großer wie kleiner Stückzahl um.

Zylindrische Bauteile wie Felgenringe können Hersteller auf der FFM-Maschine fertigen. Um exakte Ringbreiten zu erzielen, erfassen Messeinrichtungen die Toleranz in der Bandage, die über die Maschinensteuerung ohne zusätzlichen Beschnitt kompensiert wird. „Ein geänderter Querschnitt des Ausgangsblechstreifens spart Gewicht“, betont Nillies. Wie das in der Praxis aussieht? Er verweist auf die Anlage. Hier transortiert ein Förderband die geschnittene, zum Blechring gerundete und verschweißte Vorform zum Messgerät. Passt alles, nimmt ein Roboter das Bauteil auf und legt es in die Beladeeinrichtung der Maschine. Dort wird die Vorform automatisch auf einen Dorn geschoben und fixiert. Der Hauptspindelantrieb versetzt die Vorrichtung in eine Drehbewegung. CNC-gesteuert formt die in entgegengesetzter Richtung laufende Walze den Werkstoff in axialer Richtung. Die Wanddicke der Vorform reduziert sich auf die gewünschte Stärke. Die endgültige Bauteillänge wir dabei permanent überwacht und im Bearbeitungsprogramm bei Erreichen der finalen Felgenringbreite gestoppt. Durch einen maschinenseitigen Abstreifer wird das fertige Teil dann vom Werkzeugdorn auf das Entladeprisma abgezogen. Am Ende nimmt ein Roboter das umgeformte Bauteil aus der Maschine.

„Beim zylindrischen Gegenlaufdrückwalzen können wir universell einsetzbare Werkzeuge für unterschiedliche Radbreiten nutzen“, erläutert Nillies. „Die Vorform lässt sich einfach vermessen, es ist eine hohe Kaltverfestigung gegeben und kein Ablängen von Materialüberschuss erforderlich.“ Die automatische Schnellspanneinrichtung für Werkzeugdorn und Walzen sorgt dabei für kurze Rüstzeiten.

Gleichlaufdrückwalzen für Pkw-Felgen

Beim bikonischen Gleichlaufdrückwalzen lassen sich die Vorformen für Felgenringe nicht nur gewichtsoptimiert wie beim Gegenlaufdrückwalzen fertigen, sondern auch gewichtsoptimal. Möglich ist dies allerdings nur bei bikonischen Bauteilen mit zylindrischem Innendurchmesser und axialem Spannbereich – wie dem Tiefbettbereich. Dafür bietet Leifeld die RSC- und RC-Baureihen. Eine Beschickungseinrichtung oder ein Roboter nimmt das vorgeformte Bauteil auf und legt es in der Maschine ab. Dort wird es durch zwei Dorne form- und kraftschlüssig aufgenommen. Jeweils zwei gleichlaufende Walzen drücken das Material in Richtung des axialen Vorschubs in entgegengesetzter Richtung. Der noch nicht an der Umformung beteiligte Bereich wird dabei vor der Walze hergeschoben. „Die Maschine sorgt so für eine symmetrische Kräfteverteilung und eine sehr hohe Rundläufigkeit des Bauteils“, beschreibt Nillies. Beim Gleichlaufdrückwalzen ist kein zusätzliches Kalibrierexpandieren und keine Strecklängenerfassung erforderlich. Es lassen sich zudem größere Vorform- und Blechtoleranzen einsetzen. Das überschüssige Material wird danach in einer weiteren Maschine abgedreht, sodass exakt die gewünschte Materialdicke und Länge erzielt werden. Somit ist das Bauteil frei von Gewichtsunterschieden, die aus der Blechstärketoleranz des Vormaterials resultieren.

„Anwender können mit unseren Maschinen die Räder so gestalten, wie sie von den Fahrzeugherstellern gefordert sind“, verspricht Nillies, „leicht bei hoher Nutzlast.“

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