Quelltext der Seite Axial-Vorschub-Querwalzen

Das '''Axial-Vorschub-Querwalzen (AVQ)''' ist eine Variante des [[Walzen #Querwalzen|Querkeilwalzens]] zur Herstellung mehrfach abgesetzter, [[Welle (Mechanik)|wellenförmiger]] Bauteile in kleinen und mittleren Stückzahlen.<ref>{{Literatur |Autor=Jochen Dietrich, Heinz Tschätsch |Titel=Praxis der Umformtechnik |TitelErg=Umform- und Zerteilverfahren, Werkzeuge, Maschinen |Auflage=11. |Verlag=Springer |Datum=2013 |ISBN=978-3-658-01995-2 |Seiten=155 ff.}}</ref> Beim Querwalzen wird nach&nbsp;[[DIN 8583-2]] das Walzgut ohne Bewegung in Achsrichtung um die eigene Achse gedreht. „Beim Axial-Vorschub-Querwalzen wird das Werkstück axial bewegt und eine radiale Walzenzustellung vorgenommen.“<ref>{{Literatur |Autor=Eckart Doege, Bernd-Arno Behrens |Titel=Handbuch der Umformtechnik |TitelErg=Grundlagen, Technologien, Maschinen |Verlag=Springer |Datum=2006 |ISBN=3-540-23441-1 |Seiten=513}}</ref>

== Verfahrensprinzip ==
[[File:AVQ Prinzip.png|thumb|Verfahrensprinzip des AVQ]]Das&nbsp;AVQ ist somit eine Modifikation des [[Konkav und konvex|Konvex]]-Konvex-Querkeilwalzens. Der zur Realisierung des axialen [[Werkstoff]]<nowiki></nowiki>flusses erforderliche Keilwinkel ist ''nicht'' Bestandteil der Werkzeuggeometrie, sondern wird [[Kinematik|kinematisch]] durch das frei wählbare Verhältnis&nbsp;<math>\beta</math> von axialer Werkstückgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit von [[Walze (Werkzeug)|Walze]] bzw. [[Werkstück]] gebildet.

Die angetriebenen Walzwerkzeuge werden radial aufeinander zubewegt, wodurch ein leicht untermittig im Walzspalt angeordnetes Werkstück durch [[Reibschluss]] in [[Rotation (Physik)|Rotation]] versetzt wird. Bei weiterer radialer Walzenzustellung wird in das Werkstück eine Rille in Gestalt des Walzenprofils eingewalzt. Wird nun das rotierende Werkstück über die drehbare [[Spannmittel|Spanneinrichtung]] in Richtung der Werkstückachse aus dem Walzspalt gezogen, so wird die eingewalzte Rille verbreitert. Je nach Richtung einer weiteren radialen Walzenzustellung kann der nächste Wellenabsatz kleineren oder größeren Durchmessers gewalzt werden.

Diese kinematische Gestalterzeugung macht die [[Flexibilität (Betriebswirtschaft)|Flexibilität]] des Verfahrens aus.

Damit können auf umformendem Wege, flexibel [[Automatisierung|automatisiert]], [[rotationssymmetrisch]]e, abgesetzte oder profilierte Werkstücke gefertigt werden, womit sich die Möglichkeit zur [[Wirtschaftlichkeit|wirtschaftlichen]] Herstellung kleinerer [[Stückzahl]]en derartiger Werkstücke ergibt.

Weitere Vorteile sind, neben der großen herstellbaren Konturenvielfalt der Werkstücke:
* die verbesserte – insbesondere dynamische – [[Festigkeit]] der gewalzten Teile
* die erhebliche Materialeinsparung im Vergleich zur Komplett[[Drehen (Verfahren)|dreh]]<nowiki></nowiki>bearbeitung
* die Reduzierung der [[Fertigungszeit]] – trotz [[spanen]]der Fertigbearbeitung, sofern notwendig.

== Entwicklungsgeschichte ==
Bei den Ende der 1970er Jahre an der Professur für Fertigungstechnik/Umformtechnik der [[TU Dresden]] unter Leitung von [[Ludwig Eberlein (Ingenieur)|Ludwig Eberlein]] durchgeführten Untersuchungen zum Querkeilwalzen erwies es sich als Mangel, dass hierfür keine anwendungsbereiten Arbeitsparameter verfügbar waren. Die zu deren Ermittlung erforderliche große Anzahl an Walzwerkzeugen mit unterschiedlichem Keilwinkel führte zu dem Vorschlag, den beim Querkeilwalzen durch den Umformkeil bewirkten axialen Werkstofffluss durch die axiale Verschiebung der Werkzeuge oder des Werkstückes kinematisch abzubilden.<ref>{{Literatur |Autor=Jochen Dietrich, Helmut Müller |Titel=Ein Beitrag zur Erkundung und Bewertung von Umformverfahren am Beispiel des Konkav-Konvex-Querwalzens |TitelErg=Dissertation A |Verlag=Technische Universität Dresden |Datum=1978}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Ludwig Eberlein, Helmut Müller |Titel=Ergebnisse und Ziele der Wissenschaftskooperation beim Walzen |Sammelwerk=Umformtechnik |Band=22 |Nummer=3 |Datum=1988 |Seiten=106–111}}</ref> Dieses Verfahrensprinzip des AVQ wurde 1983 patentrechtlich geschützt.<ref name="Patent1">{{Patent|Land=DD|V-Nr=214310|Code=A1|Titel=Vorrichtung zum Querwalzen rotationssymmetrischer Werkstücke|A-Datum= 1983-03-22| V-Datum=1984-10-10|Erfinder=Helmut Müller|DB=DEPATIS}}</ref> Das Verfahren war zunächst als Alternative zur konventionellen, rein spanenden Fertigung mehrfach abgesetzter, wellenförmiger Teile aus ''Vollmaterial'' gedacht.

[[File:Axial-Vorschub-Querwalzen.jpg|thumb|Pilotanlage zum AVQ an der TU Dresden 1995]]Im Rahmen eines [[Deutsche Forschungsgemeinschaft|DFG]]-Forschungsprojektes „Prozesskennfelder für das Axial-Vorschub-Querwalzen“ wurde Anfang der 1990er Jahre auf Basis einer Zweischlitten-Profilwalzmaschine eine Pilotanlage für das AVQ entwickelt und gebaut. Dabei  wurden in einem umfangreichen Versuchsprogramm an der TU Dresden und durch aufwändige und detaillierte [[Finite-Elemente-Methode|FEM]]-Prozessanalysen am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) der [[Universität Hannover]] wurden unter Leitung von [[Wolfgang Voelkner]] und [[Eckart Doege]] die Haupteinflussgrößen dieses stark instationären Querwalzverfahrens und ihre Auswirkungen auf Walzprozess und -ergebnis am Beispiel einer Vollwelle für einen Getriebehersteller untersucht.<ref name="SFU95">{{Literatur |Autor=Wolfgang Voelkner, Thomas Ficker, Mario Houska |Titel=Entwicklung neuer Verfahren zum Walzen von stab- und ringförmigen Teilen |Sammelwerk=Tagungsband der Sächsischen Fachtagung Umformtechnik |Ort=Freiberg |Datum=1995 |ISBN=}}</ref><ref name="ICTP">{{Literatur |Autor=Mario Houska, Marius-Ioan Rotarescu |Titel=Experimental and Finite-Element Analysis of Axial Feed Bar Rolling (AVQ) |Sammelwerk=Proceeding of the 6th ICTP |Ort=Nürnberg |Datum=1999}}</ref><ref name="UT1999">{{Literatur |Autor=Marius-Ioan Rotarescu, Mario Houska |Titel=Reibverhältnisse beim Axial-Vorschub-Querwalzen |Sammelwerk=Umformtechnik |Band=33 |Nummer=2 |Verlag=Meisenbach Verlag |Ort=Bamberg |Datum=1999 |Seiten=42–46}}</ref> Forschungsarbeiten u.&nbsp;a. zur FEM-Simulationen des AVQ wurden in den 2000er Jahren am [[Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology]] durchgeführt.<ref>{{Literatur |Autor=C. G. Xu, G. H. Liu, G. S. Ren, Z. Shen, C. P. Ma, W. W. Ren |Titel=FINITE ELEMENT ANALYSIS OF AXIAL FEED BAR ROLLING |Sammelwerk=Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.) |Band=20 |Nummer=6 |Verlag=Elsevier Ltd. |Ort=Beijing |Datum=2007 |ISSN=1006-7191 |Seiten=463–468}}</ref> Auf der [[Hannover Messe]] 1996 wurde das Walzverfahren und die zugehörigen Pilotanlage entsprechend dem damaligen Entwicklungsstand einem breiten Publikum präsentiert.<ref>{{Literatur |Autor=Mario Houska, Dieter Berger, Uwe Thonig, Ingrid Zimmermann |Titel=Das Axialvorschubquerwalzen |TitelErg=Videoproduktion für Hannover Messe 1996 |Verlag=Technische Universität Dresden |Datum=1995 |Online=[http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/zentrale_einrichtungen/mz/veroeffentlichungen/videoproduktionen/wtvideos/axialwalzen Online]}}</ref>

In den Folgejahren wurden vorrangig im Auftrag von Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen wie beispielsweise der [[Volkswagen AG]] Prinzipversuche zum AVQ für spezielle Anwendungsfälle und unterschiedliche Werkstoffe, d.&nbsp;h. verschiedenartige [[Legierung]]en von [[Eisen]]- und Nichteisenmetallen, darunter auch schwer umformbare und hochwarmfeste Materialien, durchgeführt. Beispielsweise wurde die Fertigung von Vorformen für geschmiedete Fahrzeugräder aus [[Magnesium]]-[[Knetlegierung]]en mittels AVQ erforscht.<ref>{{Literatur |Autor=Andreas Löffler |Titel=Charakterisierung des Umformverhaltens von Magnesium-Knetlegierungen für geschmiedete Fahrzeugräder |TitelErg=Dissertation |Verlag=Technische Universität Hamburg-Harburg |Datum=2008}}</ref>

== AVQ von Hohlteilen ==
Die stark gestiegenen Materialkosten und der Trend zur Leichtbauweise führten im Jahre 2002 zu Überlegungen, das Axial-Vorschub-Querwalzen auch für die Herstellung von Hohlwellen mit definierter Außen- und Innenkontur anzuwenden. Vorherige Untersuchungen kamen jedoch zum Ergebnis, dass Hohlteile durch AVQ nur mit definierter Außenkontur wirtschaftlich herstellbar sind, besonders dann, wenn es sich um sehr lange Teile handelt. Der Einsatz von Profildornen zum Walzen einer definierten Innenkontur wurde verworfen, da dadurch die Flexibilität – eines der wesentlichsten Vorteile des AVQ – eingeschränkt wird. Beim AVQ ohne Dorn wiederum kommt es im Innendurchmesser des als Ausgangsmaterial verwendeten Rohres zu einem „ungehinderten“ Werkstofffluss, der in jedem Fall eine spanende Nachbearbeitung zur Realisierung einer definierten Innenkontur bedingt.<ref>{{Literatur |Autor=Thomas Ficker, Andre Hardtmann |Titel=Entwicklung des Axial–Vorschub–Querwalzens an der TU Dresden – ein historischer Überblick von Anfang der 1970er Jahre bis heute |Sammelwerk=UTF-Science |Nummer=II/2012 |Verlag=Meisenbach Verlag |Datum=2010 |Online=https://www.aprw.de/avq/3028297_axial-vorschub-querwalzen-iff-iwm.pdf |Format=PDF |KBytes=}}</ref>

Walzversuche, das AVQ auch mit Dorn flexibel zu gestalten, führten zu einer in Kooperation mit [[ThyssenKrupp]] patentierten Verfahrensvariante einschließlich einer zugehörigen Vorrichtung, die mit wenigen einfachen Werkzeugen das Walzen abgestufter Hohlwellen verschiedener Abmessungen und auch größerer Längen aus einem Rohr ermöglicht. In den Versuchen wurde nachgewiesen, dass es möglich ist, rohrförmige Stabilisatoren für Kraftfahrzeuge mit zwei stirnseitig abgesetzten Bereichen und einem langen, im Durchmesser und in der Wandstärke reduzierten Mittelteil aus einem Rohr in einer Aufspannung herzustellen.<ref>{{Patent | Land =DE  | V-Nr = 102007041149|Code=B3 | Typ = | Titel = Verfahren und Vorrichtung zum Querwalzen abgestufter Hohlwellen oder zylindrischer Hohlteile aus einem Rohr | A-Datum =2007-08-30 | V-Datum =2009-04-02  | Erfinder =Hans Dziemballa, Lutz Manke, Mario Houska, Thomas Ficker, André Hardtmann | Anmelder = Technische Universität Dresden, ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH Ennepetal | Kommentar = |DB=DEPATIS}}</ref>

== Maschinenentwicklung ==
Die ersten Versuchsmaschinen waren an der TU Dresden modifizierte Profilwalzmaschinen unterschiedlicher Baugröße der Profiroll Technologies GmbH Bad Düben<ref name="Patent1" /><ref name="SFU95" /><ref name="ICTP" />. Die letzte Prototypenmaschine wurde 2012 verschrottet.

Auf Grundlage des Verfahrensprinzips und der hierfür entwickelten Maschinenlösungen wurde für das [[Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik]] (IWU) [[Chemnitz]] eine AVQ-Maschine von der LASCO Umformtechnik GmbH konstruiert und gebaut. Diese Maschine ''AVQ 630'' wurde im November 2012 im Rahmen der 4. Internationale Konferenz „Accuracy in Forming Technology“ (ICAFT) der Öffentlichkeit vorgestellt.<ref>{{Internetquelle |autor=Dietmar Kuhn |url=https://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/393764 |titel=Lasco-Prototyp arbeitet am Fraunhofer-Institut IWU |hrsg=maschinenmarkt.de |datum=2013-02-07 |abruf=2013-02-19}}</ref>

Mit der Maschine wird am IWU das AVQ zur Erforschung der Herstellung von Motoren- und Triebwerksteilen sowie medizinischer Produkte (z.&nbsp;B. [[Endoprothese|Hüftgelenksprothesen]]) aus [[Titan (Element)#Titanlegierungen|Titanaluminiden]] im Rahmen des [[BMBF]]-Forschungsprojektes „Ressourceneffiziente Formgebungsverfahren für Titan und hochwarmfeste Legierungen“ weiterentwickelt.<ref>{{Internetquelle |autor=Bernd Lorenz |url=http://www.r-zwei-innovation.de/_media/V27_Abschlussposter.pdf |titel=Abschlussposter „Ressourceneffiziente Formgebungsverfahren für Titan und hochwarmfeste Legierungen“ |hrsg=Fraunhofer IWU Chemnitz |abruf=2013-02-19 |format=PDF; 192&nbsp;kB}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Bernd Lorenz |url=http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/033R027A-E.pdf |titel=Schlussbericht „Ressourceneffiziente Formgebungsverfahren für Titan und hochwarmfeste Legierungen“ |hrsg=Fraunhofer IWU Chemnitz |datum=2013-08-30 |abruf=2014-07-09 |format=PDF; 23&nbsp;MB |archiv-url=https://web.archive.org/web/20140714181840/http://www.cleaner-production.de/fileadmin/assets/033R027A-E.pdf |archiv-datum=2014-07-14 |offline=ja |archiv-bot=2023-03-12 17:18:59 InternetArchiveBot }}</ref><ref>{{Literatur |Autor=V. Güther, St. Erxleben, P. Janschek, U. Hirnschal, Bernd Lorenz |Titel=Ressourceneffiziente Formgebungsverfahren für Titan und hochwarmfeste Legierungen |Sammelwerk=Tagungsband Symposium Rohstoffeffizienz und Rohstoffinnovationen 2011 |Verlag=Fraunhofer Verlag |Ort=Nürnberg |Datum=2011 |ISBN=978-3-8396-0222-5 |Online=http://www.r-zwei-innovation.de/_media/V27_Rohstoffsymposium2011.pdf |Format=PDF |KBytes=}}</ref> Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden außerdem die Arbeiten zur FEM-Simulation des inkrementellen Umformverfahrens AVQ fortgeführt.<ref>{{Literatur |Autor=Markus Bergmann, André Wagner, Jürgen Steger und Bernd Lorenz |Hrsg=Infostelle Industrieverband Massivumformung e. V. |Titel=Beitrag zur numerischen Simulation inkrementeller Massivumformverfahren |Sammelwerk=SchmiedeJOURNAL |Nummer=03 |Ort=Hagen |Datum=2013 |Seiten=28–31 |Online=https://www.massivumformung.de/fileadmin/user_upload/6_Presse_und_Medien/Veroeffentlichungen/Schmiede-Journal/Maerz_2013/FB_1.pdf |Format=PDF |KBytes=601 |Abruf=2013-04-09}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Stefan Gärtz |Titel=Einfluss der Prozessparameter beim Axial-Vorschub-Querwalzen auf die Bauteilgeometrieausbildung |Verlag=Masterarbeit. Technische Universität Chemnitz |Ort=Chemnitz |Datum=2016}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Nadine Schubert, Jürgen Steger |url=https://www.maschinenmarkt.vogel.de/komplexe-geometrien-in-kleinen-serien-umformen-a-706991/ |titel=Komplexe Geometrien in kleinen Serien umformen |hrsg=maschinenmarkt.de |datum=2018-04-23 |abruf=2018-04-23}}</ref>

== Weblinks ==
* [https://www.profiroll.de/ Profiroll Technologies GmbH Bad Düben]
* [http://www.lasco.de/umformtechnik/querwalze-mit-axialvorschub LASCO Umformtechnik GmbH: Querwalze mit Axialvorschub]
* [http://www.ringwalzen.de/avq Forschung zum Axial-Vorschub-Querwalzen an der TU Dresden]
* [https://www.iwu.fraunhofer.de/ Fraunhofer IWU Chemnitz]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Walzverfahren]]