Verfahrensbeschreibung Elektromagnetische Umformung (EMF)

Die EMF ist ein Verfahren, bei dem mit der Energiedichte eines sehr starken, impulsförmigen elektromagnetischen Feldes elektrisch leitfähige Werkstoffe berührungslos umgeformt werden. Es handelt sich um ein Verfahren der Hochgeschwindigkeitsumformung, wobei der umzuformende Werkstoff Dehnraten zwischen 1000 und mehreren 10.000 pro Sekunde erfahren kann.
Durch schlagartiges Entladen einer Kondensatorbatterie fließt durch die Werkzeugspule, z. B. eine Zylinderspule, kurzzeitig ein Strom und es entsteht ein entsprechendes Magnetfeld im Inneren der Spule. Der Stromimpuls kann mehrere 100 kA bei einer Dauer im Mikrosekunden-Bereich betragen. Entsprechend stark und auch kurzzeitig ist das Magnetfeld.
Wird nun im Inneren der Spule ein rohrförmiges Werkstück aus elektrisch gut leitfähigem Werkstoff, wie z.B. Kupfer oder Aluminium, angeordnet, so wird in der Werkstückwand ein Strom induziert, der dem Spulenstrom entgegengerichtet ist. Durch diesen Strom kann das elektromagnetische Feld für eine begrenzte Zeit vom Inneren des Rohres abgeschirmt werden und wird so auf den engen Spalt zwischen Werkstück und Werkzeugspule begrenzt.
Die Energiedichte eines magnetischen Feldes entspricht einem wirksamen Druck von:

welcher nun sowohl auf das Werkstück als auch auf die Werkzeugspule wirkt. Eine plastische Umformung des Werkstückes beginnt, wenn die eingebrachten Spannungen die Fließgrenze des Werkstoffes überschreiten.

Die Beanspruchungsart wird durch die Anordnung von Werkstück und Werkzeugspule bestimmt:
Ein innerhalb einer Zylinderspule angeordnetes Werkstück wird komprimiert, während im umgekehrten Fall, d.h. mit einer innerhalb des Werkstücks angeordneten Spule, die Expansion des Werkstückes bewirkt wird. Eine dritte Verfahrensvariante dient der Umformung blechförmiger Werkstücke mittels sogenannter Flachspulen.