Stahlfelgen

Festigkeit durch Druck

Metallbearbeitung
19.05.2021

Von: Redaktion Metall

Starke Leichtgewichte. Wie Kfz-Felgen bei weniger Eigengewicht die gleiche Belastung aushalten.

„Leichtere Räder bei hoher Nutzlast.“
Benedikt Nillies, Technischer Direktor bei Leifeld

Geht es um Gewichtsreduktion im Fahrzeugbau liegt auch in den Felgen Einsparpotenzial. „Mit unseren Maschinen und unserer Technologie können wir Stahl-Felgen für Pkw und Lkw so gestalten, dass sie deutlich leichter sind als herkömmliche Räder und trotzdem genauso belastbar“, das verspricht Benedikt Nillies. Er ist technischer Direktor bei der deutschen Leifeld Metal Spinning GmbH in Ahlen. Das Unternehmen entwickelt Werkzeugmaschinen für die spanlose Metallumformung, die in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrttechnik, der Energieindustrie sowie in unterschiedlichen Konsum- und Industriegüterbranchen eingesetzt werden. „Einer unserer Kunden konnte mit unserer Technik Felgen mit einer Nutzlast von 580 Kilogramm fertigen, die knapp 900 Gramm leichter sind als mit anderen Herstellungsverfahren“, sagt er. Das rechne sich beim Kraftstoffverbrauch – wenn man zum Beispiel an eine Zugmaschine mit sechs Rädern plus Ersatzräder sowie die Räder des Aufliegers denke.

Aluminium- vs. Stahlfelgen

Warum setzen die Hersteller dann nicht gleich auf Felgen aus Aluminium? Denn lackiert, hochglanzpoliert, matt gebürstet und manchmal verchromt sind sie deutlich hübscher als ihre Stahlalternativen und vor allem bei Pkw-Käufern sehr beliebt. Sie sind aber auch teurer – und anfälliger, etwa gegenüber Streusalz oder Stößen. Die Reparatur ist aufwändig, manchmal unmöglich. „Stahlfelgen sind wesentlich belastbarer, und mit dem geeigneten Fertigungsverfahren können sie im Pkw-Bereich tatsächlich noch leichter sein“, beschreibt Nillies. Auch bei den Lkw könne die Gewichtseinsparung attraktiv für Hersteller und -Käufer sein, denen es weniger um Design als vielmehr um Wirtschaftlichkeit geht.

Gewichtsoptimierte Felgenringe

Der Felgenring wird gewichtsoptimiert im Drückwalzverfahren gefertigt.

Im Unterschied zu im Stück gegossenen oder geschmiedeten Alufelgen bestehen Stahlfelgen in der Regel aus Felgenring und Radscheibe („Radschüssel“). Im Lkw-Bereich können beide Teile mit dem Drückwalzverfahren gefertigt werden, bei Pkw-Rädern nur der Felgenring. Die Kaltverfestigung verbessert die Gefügestruktur im Material und erhöht damit die Endfestigkeit. „Wir haben die Möglichkeit, den Materialquerschnitt an bestimmten Stellen zu reduzieren und flexibel an die Belastungsanforderungen der Räder anzupassen“, erklärt Nillies.

Drückwalzen – das Verfahren

Vier Drückwalzrollen sorgen in der Maschine für eine symmetrische Kraftverteilung und eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit des Bauteils.

Die Leifeld Metal Spinning GmbH bietet zwei unterschiedliche Maschinen-Baureihen und Drückwalzenverfahren an: die FFM-Serie für das Gegenlaufdrückwalzen und die RSC + RC-Maschinen für das bi-konische Gleichlaufdrückwalzen. Den Unterschied machen hier die Vorschubrichtung der Walzen und die Fließrichtung des Materials. Beide formen Stahlräder ohne Schlauch in großer wie kleiner Stückzahl um. Zylindrische Bauteile wie die Felgenringe können auf der FFM-Maschine gefertigt werden. Um exakte Ringbreiten zu erzielen, erfassen Messeinrichtungen Toleranzen in der Bandage, die über die Maschinensteuerung kompensiert wird – ohne zusätzlichen Beschnitt. „Ein geänderter Querschnitt des Ausgangsblechstreifens spart Gewicht“, erklärt der technische Direktor Benedikt Nillies. In der Praxis transportiert 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. [gr]

Branchen
Metall