Metallumformung - Die Kunst der zerstörungsfreien Gestaltung

Ein metallischer Werkstoff hat zwei charakteristische Grenzen, welche für seine Bearbeitbarkeit wichtig sind. Die sogenannte Streckgrenze und die Dehngrenze.

Bis zu einer gewissen Spannung federt der Werkstoff immer wieder in seine Ursprungsform zurück. Diese Spannung wird "Streckgrenze" genannt. Als "elastischer Bereich" bezeichnet, gibt er Kenntnis darüber, wie sich der Werkstoff umformen lässt.

Wird ein Werkstoff über seine Streckgrenze hinaus belastet, beginnt er sich zu verformen. Dieser verformbare Bereich wird Spannungsspektrum oder Dehngrenze genannt. Hier findet man die Werte, die nötig sind, um ein Werkstück aus diesem Material verformen zu können. Wird der Werkstoff so stark belastet, bis er reißt, ist die Zugfestigkeit erreicht.

Arten des Verformens

Die Arten des Verformens sind das Pressen, Biegen, Stauchen, Weiten oder Tiefziehen. Bei allen Verfahren bleibt die Masse des Vormaterials gleich. Je nach Anforderung erlaubt das Verformen aber eine große Gestaltungsfreiheit. Die größte Umformung wird durch hydroformen und tiefziehen erreicht.

Konventionelles Tiefziehen für effiziente Fertigung

Tiefziehen ist das Kaltumformen eines Blechzuschnitts mit Zugdruck. Beim Tiefziehen fährt ein Stempel linear in eine Form ein. Das eingespannte Material wird umgeformt und in die definierte Form eingepresst. Die Veränderung der Ausgangsform ist beim Tiefziehen umfassend.  Vor allem die Formänderung erreicht beim Tiefziehen Dimensionen, wie sie mit kaum einem anderen Verfahren möglich sind.
 
Am fertigen Produkt erinnert nichts mehr daran, wie das Halbzeug vorher ausgesehen hat. Unter den richtigen Voraussetzungen ist das Tiefziehen ein schnelles, effizientes und bewährtes Verfahren, um große Mengen an gleichförmigen Produkten herzustellen. Es bedarf aber einer genauen Abstimmung: Wahl des Werkstoffs und der Fertigungsmaschine sowie die Gestaltung der Fertigungswerkzeuge müssen genau zueinander passen. Dazu ist eine umfangreiche Sach- und Fachkenntnis notwendig. Nicht jedes Metall eignet sich gleichermaßen für dieses Fertigungsverfahren.

Hydroforming: Maximale Gestaltungsfreiheit mit Hilfe von Wasser

Der Nachteil des Tiefziehens besteht für einige Produkte darin, dass die Formänderung immer nur linear vollzogen werden kann. Der einfahrende Stempel kann während des Prozesses nicht die Richtung wechseln. Tiefgezogene Produkte sind deshalb stets zylinder- oder quaderförmig. Um nun auch gebogene Rohre oder flache Bleche quasi beliebig durch verformende Prozesse gestalten zu können, werden "Hydroforming"-Verfahren eingesetzt.  Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass bei diesem Verfahren kein Stempel benötigt wird, sondern dass Wasser mit hohem Druck eingepresst wird.

Beim "Wasserpressen" von Blechen wird eine Formplatine eingelegt. Das Werkzeug besteht aus den Fixierpunkten für das Vormaterial und aus den Hohlräumen, in denen sich der Zuschnitt ausdehnen soll. Nach dem Schließen der Werkzeughälften wird Wasser mit hohem Druck auf die Platine gebracht. Da der Druck sich vollkommen gleichförmig verteilt, schmiegt sich das Blech perfekt an die Innenwände der Form an.  Das Blech hat exakt die gewünschte Form angenommen und kann entfernt werden. 
 
Nachteilig beim Hydroforming sind lediglich die etwas längeren Taktzeiten. Dafür sind die Werkzeuge wesentlich preiswerter zu fertigen und unterliegen einem erheblich geringeren Verschleiß als beim konventionellen Tiefziehen.

Tiefziehen und Hydroforming für erfolgreiche Produktion

Metallverformung ist eine hohe Kunst. Das Hydroforming ist die perfekte Ergänzung für konventionelles Tiefziehen. Mit dem richtigen Sachverstand ausgeführt, bieten wir unseren Kunden mit diesem Verfahren eine interessante Erweiterung unserer Produktionstechnologien.