Schmiedehammer mit elektrischem Direktantrieb geht in Betrieb

Erwartungsvoll hat sich eine Schar Gäste um den großen Schmiedehammer versammelt und beobachtet die Demonstration der neuen Anlage: Ein Arbeiter fischt aus einem nebenstehenden Ofen das orange-rot glühende Werkstück, ein zweiter bugsiert das Metall mit einer Zange auf das Unterteil des Schmiedegesenks, das vom Prinzip den „Amboss“ der Anlage darstellt. Der schwarz-gelbe Bär saust herab. Nach ein paar schnellen Hieben wendet der Arbeiter das Werkstück. Wieder schlägt der Hammer zu, inzwischen hat das Eisenstück Form angenommen: Aus der rotglühenden Stange ist ein Haken geworden, der mit schwindender Temperatur schnell seine Leuchtkraft verliert.

Das Prinzip ist uralt, die Technik brandneu: Wie vor hunderten von Jahren werden beim Schmieden Werkstücke erhitzt und dann in Form geschlagen. Die Muskelkraft des Schmieds ist dabei längst unerheblich geworden; zumindest im industriellen Umfeld bewegen Maschinen das Werkzeug. Der Antrieb ist es auch, der den neusten Hammer in der Fertigungshalle von Rud-Schöttler zu einer Besonderheit macht, bei der Präsentation des Produktes sprechen die Redner sogar von einer Revolution.

Denn bisher wurde bei Schmiedehämmern der Bär, also gewissermaßen der „Hammerkopf“, hydraulisch, pneumatisch oder über Flachriemen angetrieben. Das jüngste Exemplar, das die Firma Schuler 2014 baute, hat hingegen einen rein elektrischen Linearmotor als Herzstück, wie er beispielsweise im Transrapid zu finden ist.

Eine abenteuerlicher Vorschlag

Die Idee kam den Ingenieuren Rainer Bopp, Markus Bieg und Michael Beloch in ihrer Freizeit, beim Feierabendbier. Mehr als fünf Jahre später präsentiert das Unternehmen nun die Pilotanlage. Dabei scheint das Konzept auf den ersten Blick abenteuerlich: Wer würde schon Magnete an einen Bär anbringen, der konstant Schlagbelastung ausgesetzt ist? Zunächst hätten sie deswegen ein kleines Fallhammer-Modell mit denselben Einsatzbedingungen gebaut und zehntausende Schläge laufen lassen, berichtet Bopp bei der Präsentation des Hammers am 26. September 2014. „Danach war so ziemlich alles kaputt außer den Magneten“, fasst er zusammen. Das erfolgreiche Experiment ermutigte das Team, das Projekt weiterzuführen.

Hämmert ohne Hydraulik

Hammer und Höllenglut: Der Ofen bringt die Werkstücke auf die richtige Temperatur für den Umformprozess.

Als Basis für ihre Arbeit verwendeten die Entwickler einen Gesenkhammer. Ein Linearmotor beschleunigt bei dem Prototypen den Bären auf und ab. Schon bevor das obere Teil des Schmiedegesenks auf das Werkstück trifft, schaltet eine Regelungseinheit den Motor kraftlos. Anschließend wird das Feld des Motors umgepolt, damit dieser den Bären nach dem Schlag aufwärts bewegen kann. Der Linearantrieb arbeitet berührungslos, außerdem entfallenhydraulische und pneumatische Bauelemente, was den Hammer nahezu wartungsfrei macht.

Als die Technik vollendet und patentiert war, galt es einen innovationsfreudigen Anwender für die Pilotanlage zu finden. Rud-Schöttler, ein Hersteller von Lasthaken und Anschlagmitteln, ließ sich begeistern. So steht die Pilotanlage heute in Hagen auf dem Fertigungsgelände der Firma mit den charakteristisch pinken Ketten. Dort zu sehen ist ein einfacher Schabotte-Hammer, der also nur einen Bären hat. Die Antriebstechnik ließe sich jedoch auch bei einem Gegenschlaghammer mit zwei Bären einsetzen.

Laut ist relativ

Mehr als 100 Interessenten reisten an, um mitzuerleben, wie der Hammer offiziell den Betrieb aufnimmt. Selbst außerhalb der Fertigungshalle, wo sich die ersten Gäste am Buffet tummeln, sind die ohrenbetäubenden Schläge noch wie entferntes Donnergrollen zu hören. Für einen Schmiedehammer ist der Prototyp im Mittel allerdings relativ leise. Das liegt an der Steuer- und Regelbarkeit der Anlage. So kann der Bär nicht nur schlagen, sondern Reck- und Rollschläge ausführen, biegen oder bei Bedarf auch sanft klapsen.

Als Beweis zeigt das Unternehmen ein Video, in dem ein aufrecht stehendes Mobiltelefon zu sehen ist. Beunruhigend schnell fährt der Bär auf das teure Gerät herunter, bremst dann doch und tippt gerade es so fest an, dass der oben liegende Startknopf betätigt wird und der Bildschirm aufleuchtet. Nach Angaben des Herstellers sind die Schmiedeschläge genau reproduzierbar, die Streuung liegt bei unter einem Prozent.

Wenn Schmiede sparen wollen

„Die neue Antriebstechnik macht ein maßgenaues Schmieden ohne Aufschlagflächen möglich. Dadurch entfallen die bisher üblichen Prellschläge zum Ausgleich von Temperatur- und Einsatzmaterialschwankungen“, erklärt Thomas Hüttenhein aus der Geschäftsführung von Rud-Schöttler. Da die harten Prellschläge auf die Anschlagflächen ausbleiben, könne der Hammer mit einer konventionellen Schallschutzisolierung dreischichtig laufen.

Interessant sind auch die Betriebskosten, wie Schuler-Geschäftsführer Jochen Früh erklärt: „Die exakte Positionierbarkeit sowie die flexible Ansteuermöglichkeit des Bären eröffnen völlig neue Perspektiven nicht nur für das Präzisionsschmieden, sondern auch hinsichtlich der Energieeffizienz.“

Denn für einen leichteren Schlag muss der Bär nicht bis zum Anschlag gehoben werden. Auch passt die elektronische Steuerung die Energie und die Zahl der Schmiedeschläge, die noch erforderlich sind, bei jedem Hub an das aktuelle Ergebnis an. Der Hammer schlägt also, bis die Bauteilstärke den zuvor eingestellten Wert erreicht hat. Der Hersteller rechnet mit Energie-Einsparungen von bis zu 20 Prozent.

Autorin: Dagmar Oberndorfer, Redaktion