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Fußbodenheizungen werden immer häufiger in Wohnungen und Häusern verbaut. Zur Verteilung der wohligen Temperatur sind sogenannte Verteilerbalken notwendig. Klassisch werden diese in mehreren Arbeitsschritten hergestellt, was allerdings zeitaufwändig, teuer und materialintensiv ist. Außerdem sind individuelle Design-Anpassungen nur schwer realisierbar. Damit die Rohre dennoch dicht verbunden sind, wurde am ICM – Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau in Chemnitz ein neues Verfahren entwickelt.

Doch was sich einfach anhört, erfordert höchste Präzision in der Fertigung. Denn die Abzweigungen an hochfesten Edelstahl-Verteilerbalken herzustellen, ist besonders anspruchsvoll. Man spricht vom Einbringen der Kragen und Gewinde während das Rohr mittels Innenhochdruck umgeformt wird – und das in einem Arbeitsschritt. Das erfordert besondere Kenntnisse im Bereich der Metallumformung, Maschinenkonzeption und Prozessautomation.

In einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekt hat das ICM ein innovatives Verfahren als Kombination verschiedener Technologien entwickelt. Ausgangsbasis ist dabei das Innenhochdruck-Umformen (IHU), was durch die zusätzliche Integration der Gewindeherstellung erweitert wurde. Mit bis zu 2.500 bar wird beim IHU zunächst eine Wasser-Öl-Emulsion in die Rohlinge gedrückt. Dadurch fließen die Metalle in eine Werkzeugform. Anschließend werden Gewindefittinge und Dichteinsätze eingepresst.

In einem einzigen Arbeitsschritt fertigen die Chemnitzer Forscher auf diese Weise aus einem rohrförmigen Halbzeug gebrauchsfähige und betriebsdruckdichte Endprodukte, die keiner weiteren Bearbeitung bedürfen. Eventuelle Schweiß- oder Klebeprozesse können entfallen. Somit lassen sich ca. 33 Prozent Kostenersparnis bei der Fertigung erzeugen.

Des Weiteren ist es durch die Verfahrenskombination möglich geringere Wandstärken des Ausgangsrohres zu verwenden, wodurch sich Materialeinsparungen von bis zu ca. 30 Prozent ergeben.

Darüber hinaus ist dieser Herstellungsprozess automatisierbar und das darauf ausgelegte Maschinen- und Werkzeugkonzept flexibel. Somit wird es vor allem für eine roboterunterstützte Klein- und Mittelserienfertigung lukrativ.

Der Erkenntnisgewinn lässt sich auf andere Branchen übertragen da auch z.B. im Automobilsektor, in der Lebensmittelindustrie oder beim Wärmetauscherbau funktionelle Baugruppen betriebsfertig, möglichst schnell und ohne Nachbearbeitung in einem Fertigungsschritt automatisiert herzustellen sind.

Die erfolgreich durchgeführten Fertigungsversuche zeigten eine hohe Prozesssicherheit, einwandfreie finale Bauteileigenschaften und gut beherrschbare Werkzeugsysteme, unbeschadet der höheren Komplexität. Somit sind beste Voraussetzungen gegeben mit Hilfe der erzielten Erkenntnisse zukünftig auch noch weitere Bauteile im Bereich der Armaturen und Automobilkomponenten herzustellen. Ohne dabei kalte Füße zu bekommen!