Autotüren, -hauben, -kotflügel, Flugzeugflügel, Spülbecken, Abzugshauben und Gefriergeräte und sogar Konserven oder Kochtöpfe begegnen uns im täglichen Leben. All diese Teile entstehen durch Blechumformung.

Blechumformung ist das Umformen ohne bzw. geringe ungewollte Änderungen der Wanddicke von Blechzuschnitten. Die Verfahren der Blechumformung erzeugen Produkte aus dünn ausgewalztem Metall. Hohe Mengen bei sehr guter Qualität und günstige Produkteigenschaften bilden die Vorteile dieser Verfahren.

In Bezug auf die Produktentwicklung geht der Trend immer mehr zu komplexeren Bauteilen mit höheren Festigkeitsanforderungen. Das zieht einen hohen Entwicklungsaufwand für die Blechumformung nach sich. Darüber hinaus führt das große Leichtbaupotenzial von Blechbauteilen dazu, dass Bauteile durch Blechumformung gefertigt wurden, die früher als Massivumformteile produziert wurden.

In Abhängigkeit von der Fertigteilgeometrie kommen verschiedene Verfahren der Blechumformung zur Anwendung. Das können Tiefziehen, Abstreckziehen, Stanz-Biegen, Prägen und andere Verfahren sein. Bei sehr komplexen Bauteilen werden unterschiedliche Verfahren innerhalb eines Prozessschritts miteinander kombiniert.

Aus diesem Grund erfolgt die Fertigung normalerweise auf automatisierten Stufen- oder Transfer-Pressen bzw. in Folgeverbundwerkzeugen. Inkrementelle Verfahren wie das Walzprofilieren produzieren Profilbauteile in einem kontinuierlichen Prozess. Komplexe Rotationskörper werden durch Drückwalzen oder Drücken gefertigt.

Durch Simufact.forming wird die technologische Machbarkeit durch die realitätsnahe Vorhersage von möglicher Rissbildung, Maßhaltigkeit, dem ausgeschöpften Formänderungsvermögen und Aufsprungverhalten beurteilt. Mit diesen Simulationsergebnissen ist es möglich, Produkteigenschaften wie Kantenverwölbung oder Wandstärken- sowie Härteverteilung infolge der Kaltverfestigung auszugeben.

Diese Verformung kann über mechanische Werkzeuge durch Luft, mit Flüssigkeiten, explosiv oder magnetisch erfolgen. Sonderverfahren sind die superplastische Blechumformung, das Presshärten und die Halbwarmumformung von Magnesium und Aluminium.

Mögliche Verfahrensweisen

Beim Blechumformung-Verfahren wird das Bauteil aus einem ebenen Blechzuschnitt in seine finale Form gebracht. Durch die plastische Verformung erhält der Werkstoff die gewünschte Form. Häufig kommt es dann durch elastische Verformungen zu einer Rückfederung, was sich erst nach der Umformung bemerkbar macht. Typischerweise werden die Blechumformung-Verfahren nach den Spannungen unterteilt, die im Blech auftreten:

• Druckumformen, z. B. Walzen, Gesenkformen, Freiformen
• Biegeumformen, z. B. freies Biegen, Gesenkbiegen, Abkanten
• Zugdruckumformen, z. B. Drücken, Tiefziehen
• Schubumformen, z. B. Verdrehen, Verschieben
• Zugumformen, z. B. Weiten, Tiefen, Längen

Mithilfe des Anwendungsmoduls Simufact.Forming können die Umformprozesse mit blechförmigen Vormaterial vorhergesagt werden. Als Folge davon sind kürzere Entwicklungszeiten mit weniger Versuchen, ein umfassendes Prozessverständnis, eine höhere Prozessqualität und -stabilität, eine Vorhersage der Bauteileigenschaften sowie der Eigenspannungen und Rückfederungen, eine bessere Ausnutzung der Maschinen, weniger Ausschuss, eine optimale Abstimmung der einzelnen Prozessschritte und eine Vermeidung von Rissen und Umformfehlern möglich.

Inkrementelle Blechumformung – Fertigteile in Rekordzeit

Bei der inkrementellen Blechumformung handelt es sich um ein Umformverfahren, mit dem komplexe Blechbauteile in geringen Stückzahlen flexibel gefertigt werden können. Dafür wird das Blech in einen Universalblechhalter eingespannt. Mithilfe eines universell einsetzbaren Umformkopfes erfolgt die Formgebung. Dieser Umformkopf folgt CNC-gesteuert in einzelnen Bahnen der Kontur des zu produzierenden Bauteils.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von Kleinserien (1 bis 1.000 Teile) und Prototypen, z. B. in der Automobilindustrie, Architektur, Luft- und Raumfahrt und Medizintechnik. Im Gegensatz zu herkömmlichen Blechumformverfahren kann bei diesem Verfahren auf aufwendige Werkzeuge verzichtet werde. Das führt zu einer Reduzierung der Werkzeugkosten und der Fertigungszeit. Mögliche Einsatzfelder reichen von der individualisierten Ausführung kleiner Werkstücke, z. B. Trinkbehältnisse, über die Ausformung großflächiger Verkleidungskomponenten bis hin zu Strukturteilen für die Automobilbranche.

Vorteile:

• schnelle Umsetzung vom CAD-Modell zum fertigen Bauteil
• Anpassung an wechselnde Geometrievarianten und Bearbeitungsaufgaben möglich
• Fertigung kleiner Serien und individueller Bauteile möglich
• verkürzte Fertigungszeit
• geringe Werkzeugkosten

Mögliche Materialien

Die Materialvielfalt ist riesig. Zu den möglichen Materialien gehören unter anderem:

• Stahl-Qualitäten
• Federstahl von 0,2 mm bis 4 mm Dicke
• Edelstahl
• Aluminium
• Sandwichmaterial
• Messing

Anwendungsbeispiele aus der Praxis

Die Blechumformung kommt in beinahe allen Branchen der Industrie zur Anwendung:

• Automobilindustrie (Kotflügel, Autotüren, Hauben)
• Nahrungsmittelindustrie (Konserven, Kochtöpfe)
• Flugzeugindustrie (Flugzeugrumpf, Flugzeugflügel)
• Hausgeräteindustrie (Abzugshauben, Spülbecken, Gefriergeräte)

Blechumformung mit Aluminium

Vor allem in der Automobilindustrie wird die Blechumformung mit Aluminium eingesetzt. Durch die Verwendung von Aluminium kann das Gewicht der Rohkarosse enorm reduziert werden. Es werden zwar nur wenige Fahrzeuge mit kompletten Aluminiumkarossen gebaut. Im Bereich der Hang-on-Parts ist Aluminium bei vielen Fahrzeugtypen Standard geworden.
Für einen werkstoffgerechten Einsatz von Aluminium ist ein systematisches Vorgehen während der Prozesskette notwendig.

Verwendet werden normalerweise acht verschiedene Aluminium-Legierungsgruppen:

1. 1.000er Serie: Reinaluminiumsorten
2. 2.000er Serie: Aluminium Kupferlegierung
3. 3000er Serie: Aluminium Manganlegierungen
4. 4000er Serie: Aluminium Siliziumlegierungen
5. 5000er Serie: Aluminium Magnesiumlegierungen
6. 6000er Serie: Aluminium Magnesium-Siliziumlegierungen
7. 7000er Serie: Aluminium Zinklegierungen
8. 8000er Serie: andere

In der Automobilbranche werden vorwiegend die 5.000er- und 6.000er Legierungen verwendet. Die 5.000er Legierungen werden aufgrund ihrer guten Umformbarkeit für Innenteile verwendet. Die 6.000er Legierungen sind aushärtbar und eignen sich daher gut für die Außenhaut von Fahrzeugen. Das Bauteilspektrum variiert von Strukturteilen bis hin zu Anhängeteilen.

Strukturteile werden meist aus Stahl hergestellt. Ab und werden aus Gründen des Gewichts und der Festigkeit auch einzelne Aluminium- und Edelstahlteile verwendet. Für Anhängeteile (hang-on-parts)/Außenhaut werden vorwiegend gut umformbare Stähle, Kunststoff oder Aluminium eingesetzt.
Sie wissen nicht, ob die Aluminium-Blechumformung für Sie geeignet ist? Gern beraten wir Sie kostenfrei dazu. Kontaktieren Sie uns unter info@vioproto.de. Wir helfen Ihnen gern.

Werkzeug und Maschine

Die Blechumformung kann mit mechanischen Werkzeugen, mit Flüssigkeiten, Luft, magnetisch oder explosiv erfolgen. Klassische Werkzeuge der Blechumformung sind Tiefziehwerkzeuge zum Tiefziehen und Streckziehen, Schneidwerkzeuge zum Scherschneiden, Messerschneiden und Lochen, Folgeformwerkzeuge/-schneidwerkzeuge zum Einstellen, Abstellen, Nachformen, Prägen, Lochen, Endbeschnitt.

Fazit

Wer ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit komplexen Teilegeometrien sucht, ist mit der Blechumformung gut beraten. Bei der Anwendung der inkrementellen Blechumformung ist sogar die Herstellung kleinerer Serien und Prototypen bei geringen Werkzeugkosten und einer enormen Zeitersparnis möglich.

Vor allem in der Automobilindustrie, Nahrungsmittelindustrie, Flugzeugindustrie und Hausgeräteindustrie findet die Blechumformung ihre Verwendung. Müssen Bauteile mit einem geringen Gewicht gefertigt werden, ist die Aluminium-Blechumformung die richtige Wahl.