WIR GEBEN STAHL FORM...
WIR GEBEN STAHL FORM...
Die plastische Metallverformung gehört zu den ältesten und zugleich universellsten Verfahren zur Formgebung metallischer Werkstoffe. Diese Methode beruht auf der dauerhaften Veränderung von Form und Abmessungen eines Metalls durch äußere Krafteinwirkung, ohne die Kontinuität des Materials zu unterbrechen. Im Gegensatz zur spanenden Bearbeitung, bei der überschüssiges Material entfernt wird, nutzt die plastische Verformung die Fähigkeit von Metallen zu bleibenden Verformungen.
Das Wesen der plastischen Verformung liegt in der Nutzung der plastischen Eigenschaften von Metallen – ihrer Fähigkeit, nach dem Wegfall der einwirkenden Kraft eine neue Form beizubehalten. Überschreitet die aufgebrachte Kraft die Streckgrenze des Werkstoffs, beginnen sich die Atome im Kristallgitter gegeneinander zu verschieben, was zu einer bleibenden Verformung führt. Der Prozess kann kalt (bei Raumtemperatur) oder warm bzw. heiß (bei erhöhter Temperatur) durchgeführt werden, was die Eigenschaften des Endprodukts maßgeblich beeinflusst.
Das Walzen zählt zu den am häufigsten eingesetzten Verfahren der plastischen Metallverformung. Dabei wird das Material zwischen rotierenden Walzen hindurchgeführt, die den Querschnitt schrittweise verringern und gleichzeitig die Länge erhöhen. Dieses Verfahren findet Anwendung in der Herstellung von Blechen, Stäben, Profilen und Rohren. Das Warmwalzen wird zur Vorformung von Stahlblöcken eingesetzt, während das Kaltwalzen Produkte mit hoher Maßgenauigkeit und glatter Oberfläche ermöglicht.
Das Schmieden ist eine der ältesten Techniken der Metallbearbeitung und beruht auf der Formgebung durch Schläge oder Druck. Man unterscheidet das Freiformschmieden, bei dem das Metall zwischen ebenen Werkzeugen geformt wird, sowie das Gesenkschmieden, bei dem spezielle Formen – Gesenke – verwendet werden. Das Schmieden verbessert die mechanischen Eigenschaften des Metalls erheblich, da die Struktur verdichtet und der Faserverlauf des Materials an die Bauteilgeometrie angepasst wird.
Beim Strangpressen wird das Metall unter hohem Druck durch eine Öffnung in der Matrize gepresst. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit komplexen Querschnittsformen, wie etwa Aluminiumprofile für das Bauwesen oder Konstruktionselemente. Das Strangpressen kann als Direktstrangpressen (in Stempelrichtung) oder als indirektes Strangpressen (entgegengesetzt zur Stempelbewegung) ausgeführt werden.
Das Ziehen ist ein Verfahren, bei dem das Metall durch eine Ziehöffnung gezogen wird, wodurch sich der Querschnitt verringert und die Länge erhöht. Diese Methode wird hauptsächlich zur Herstellung von Drähten, Stäben und dünnwandigen Rohren eingesetzt. Das Ziehen erfolgt in der Regel kalt und ermöglicht Produkte mit hoher Maßgenauigkeit und ausgezeichneter Oberflächenqualität.
Das Stanzen findet breite Anwendung in der Blechbearbeitung. Der Prozess besteht darin, ein Blech mittels Stempel in einer Matrize zu formen. Er erlaubt sowohl die Herstellung ebener Bauteile (Schneiden, Lochen) als auch räumlicher Formen (Tiefziehen). Das Stanzen zeichnet sich durch hohe Produktivität und Wiederholgenauigkeit aus und ist daher ideal für die Serienfertigung.
Das Biegen ist ein Verfahren der plastischen Verformung, bei dem das Material – meist Blech oder Stab – entlang einer definierten Linie ohne Änderung der Wandstärke verformt wird. Dabei werden die äußeren Schichten gedehnt und die inneren gestaucht, was zu einer dauerhaften Krümmung führt. Man unterscheidet das freie Biegen, bei dem das Material nicht vollständig am Werkzeug anliegt, und das Kalibrierbiegen, bei dem das Metall den Raum zwischen Stempel und Matrize exakt ausfüllt. Das Biegen ist äußerst vielseitig und findet Anwendung sowohl in der Einzelteilfertigung auf Universalbiegemaschinen als auch in der Massenproduktion mit CNC-Abkantpressen. Es ermöglicht die schnelle Herstellung von Bauteilen mit unterschiedlichen Biegewinkeln – von scharfen Kanten bis zu sanften Radien.
Die plastische Metallverformung findet in nahezu allen Industriezweigen breite Anwendung.
In der Automobilindustrie entstehen die meisten Karosseriebauteile, Zahnräder und Wellen durch plastische Umformverfahren. Fahrzeugkarosserien werden durch Stanzen und Biegen von Blechen gefertigt, Motorkomponenten durch Schmieden, während Antriebswellen und Achsen durch Walzen und Schmieden hergestellt werden. Das Biegen spielt eine wichtige Rolle bei der Fertigung von Fahrgestellen, Abgasanlagen und Hydraulikleitungen.
Dieser Sektor nutzt das Schmieden zur Herstellung kritischer Bauteile von Triebwerken und tragenden Strukturen, bei denen höchste Festigkeitsanforderungen gelten. Strukturelemente von Flugzeugen entstehen häufig durch Stanzen und Biegen von Aluminium- und Titanlegierungen.
Im Bauwesen werden gewalzte Bleche, Profile und Bewehrungsstäbe eingesetzt. Das Biegen von Blechen und Profilen ist entscheidend für die Herstellung von Stahlkonstruktionen, Dacheindeckungen, Dachrinnen, U-Profilen und Formteilen. Stahlsegmente für Industriehallen, Brücken und Hochhäuser entstehen zu einem großen Teil durch Biege- und Walzverfahren.
Das Ziehen wird zur Herstellung von Kupfer- und Aluminiumleitern verwendet. Gehäuse elektronischer Geräte, Sammelschienen und Verbindungselemente werden durch Stanzen und Biegen gefertigt. Kühlkörper für elektronische Bauteile entstehen durch Strangpressen und anschließendes Biegen von Aluminiumprofilen.
Die Herstellung von Dosen, Metallbehältern, Verschlüssen und Deckeln erfolgt überwiegend durch Tiefziehen. Das Biegen wird bei der Fertigung von Verpackungen mit komplexeren Formen eingesetzt.
Metallmöbel, Gehäuse von Haushaltsgeräten sowie Türen von Kühlschränken und Waschmaschinen entstehen durch Stanzen und Biegen von Blechen. Aluminiumprofile für Möbel werden im Strangpressverfahren hergestellt.
Rohre für die petrochemische Industrie werden durch Walzen und Schweißen oder durch Strangpressen gefertigt. Bauteile für Druckbehälter und Rohrleitungen entstehen in Warmumformprozessen.
Die Herstellung von Werkzeugen, Maschinenteilen, Lagern, Schrauben und Muttern basiert in hohem Maße auf Schmieden, Walzen und Strangpressen. Das Biegen wird zur Fertigung von Halterungen, Trägern und Verbindungselementen genutzt.
Einer der größten Vorteile der plastischen Verformung ist die Minimierung von Materialabfällen. Im Gegensatz zur spanenden Bearbeitung, bei der ein erheblicher Teil des Rohmaterials als Späne anfällt, wird hier nahezu das gesamte Material in das Endprodukt überführt. Dies führt zu geringeren Produktionskosten und einer reduzierten Umweltbelastung.
Während der plastischen Verformung, insbesondere beim Schmieden, wird die Metallstruktur verdichtet und innere Hohlräume sowie Gussfehler werden beseitigt. Die Ausrichtung der Materialfasern entlang der Bauteilgeometrie erhöht die Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit erheblich. Geschmiedete Bauteile können um 20–30 % höhere Festigkeitswerte aufweisen als spanend bearbeitete Teile aus demselben Werkstoff.
Plastische Umformprozesse zeichnen sich insbesondere in der Serienfertigung durch eine sehr hohe Produktivität aus. Moderne Pressen und Walzwerke können hunderte oder tausende Bauteile pro Stunde mit gleichbleibend hoher Qualität herstellen. Die Automatisierung steigert die Effizienz zusätzlich und senkt die Stückkosten.
Die plastische Metallverformung ermöglicht die Herstellung von Formen, die mit anderen Verfahren nur schwer oder gar nicht realisierbar wären. Das Strangpressen erlaubt Profile mit komplexen Querschnitten, während das Gesenkschmieden Bauteile mit anspruchsvoller Geometrie in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt.
Trotz ihrer zahlreichen Vorteile ist die plastische Metallverformung mit bestimmten Herausforderungen verbunden. Sie erfordert den Einsatz spezialisierter, oft kostenintensiver Maschinen mit hoher Leistung. Die Werkzeugkosten, insbesondere für Schmiede- und Stanzmatrizen, können erheblich sein, wodurch sich das Verfahren vor allem für die Serienproduktion eignet. Zudem sind nicht alle Metalle und Legierungen für die plastische Verformung geeignet – spröde Werkstoffe können während der Umformung reißen.
Die plastische Metallverformung bleibt eine grundlegende Technologie der modernen Industrie, die traditionelle Verfahren mit innovativen technischen Lösungen verbindet. Ihre Bedeutung ergibt sich aus der einzigartigen Kombination von Materialeffizienz, verbesserten mechanischen Eigenschaften der Produkte und hoher Produktionsleistung. Mit dem technologischen Fortschritt entwickelt sich die plastische Verformung in Richtung noch höherer Präzision und Automatisierung weiter und behält dabei ihre zentrale Rolle in der Metallformgebung.
