Biegen
Biegen gehört zu den wichtigsten Umformverfahren in der industriellen Metallbearbeitung. Dabei wird ein Werkstück durch plastische Verformung gezielt und dauerhaft in eine gewünschte Form gebracht, ohne dass Material entfernt wird.
Biegen als Umformverfahren
Die DIN 8586 definiert Biegen als das Umformen eines festen Körpers, bei dem der plastische Zustand überwiegend durch eine Biegebeanspruchung hervorgerufen wird.
Grundsätzlich unterscheidet die DIN 8586 dabei zwischen:
- Biegeumformen mit geradliniger Werkzeugbewegung
- Biegeumformen mit drehender Werkzeugbewegung
Diese Einteilung bildet die Grundlage vieler industrieller Biegeverfahren.
Biegeumformung in der industriellen Fertigung
Die Biegeumformung wird in zahlreichen Industriebereichen eingesetzt: vom Maschinenbau über die Fahrzeugtechnik bis hin zur Luft- und Raumfahrt. Typische Werkstücke sind:
- Rohre
- Profile
- Bleche
- Stäbe
- Bänder
- Drähte
Je nach Werkstoff, Querschnitt, Wandstärke und gewünschter Geometrie kommen unterschiedliche Biegeverfahren zum Einsatz.
Was versteht man unter Biegetechnik?
Im Gegensatz zu spanenden Verfahren wie Fräsen oder Drehen wird beim Biegen kein Material entfernt. Stattdessen wird das Material unter kontrollierter Krafteinwirkung dauerhaft verformt.
Während des Biegeprozesses treten sowohl elastische als auch plastische Verformungen im Werkstoff auf. Erst wenn die plastische Verformung einsetzt, bleibt die neue Form des Bauteils dauerhaft bestehen.
Welche Arten der Biegeumformung gibt es?
Die Biegeumformung umfasst unterschiedliche Anwendungsbereiche, die sich vor allem nach der Werkstückgeometrie und dem eingesetzten Halbzeug unterscheiden. In der industriellen Praxis wird dabei häufig zwischen Blechbiegen sowie dem Rohr- und Profilbiegen unterschieden.
Blechbiegen
Das Blechbiegen kommt in der industriellen Umformtechnik am häufigsten zum Einsatz. Dabei werden überwiegend flächige Werkstücke wie Bleche, Bänder oder Drähte verarbeitet. Blechbiegeteile finden sich beispielsweise im Gehäusebau, Maschinenbau, Behälterbau oder in der Fahrzeugfertigung.
Typische Verfahren des Blechbiegens sind:
- Freibiegen
- Gesenkbiegen
- Schwenkbiegen
- Walzrunden
Rohr- und Profilbiegen
Das Rohr- und Profilbiegen umfasst die Umformung von Rohren, Profilen und anderen profilierten Querschnitten. Im Gegensatz zum Blechbiegen stehen hier insbesondere die Kontrolle des Querschnitts sowie die Vermeidung von Ovalisierung, Faltenbildung oder Wanddickenreduzierungen im Fokus.
Rohr- und Profilbiegen werden in der Umformtechnik bewusst gemeinsam betrachtet, da sich viele Verfahren technisch überschneiden und nach denselben mechanischen Prinzipien funktionieren. Zahlreiche Biegeverfahren können sowohl für Rohre als auch für verschiedene Profilquerschnitte eingesetzt werden. Unterschiede ergeben sich dabei durch Geometrie, Wandstärke, Werkstoff und die Anforderungen an den späteren Einsatzbereich.
Im Folgenden werden daher die wichtigsten Verfahren des Rohr- und Profilbiegens näher betrachtet, da diese im industriellen Umfeld von Felss eine zentrale Rolle spielen.
Welche Verfahren werden beim Rohrbiegen eingesetzt?
Rohrbiegeverfahren lassen sich nach der Art der Konturerzeugung grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilen: formgebundene Rohrbiegeverfahren und Verfahren mit kinematischer Definition der Biegekontur. Entscheidend ist dabei, ob die spätere Biegegeometrie überwiegend durch die Form eines Werkzeugs oder durch die Bewegung der Werkzeuge während des Prozesses entsteht.
Formgebundene Rohrbiegeverfahren
Bei formgebundenen Verfahren wird die gewünschte Biegekontur maßgeblich durch die Geometrie des Werkzeugs vorgegeben. Diese Verfahren ermöglichen eine hohe Präzision und werden insbesondere bei engen Biegeradien oder komplexen Rohrgeometrien eingesetzt.
Zu den formgebundenen Rohrbiegeverfahren gehören:
- Streckbiegen
- Rundbiegen
- Klassisches Rohrbiegen
- Rotationszugbiegen
- Gesenkbiegen
- Biegen unter Innendruck
- Hamburger Verfahren
- Axiales Rollbiegen in ein Gesenk
Rohrbiegeverfahren mit kinematischer Definition der Biegekontur
Bei Verfahren mit kinematischer Definition der Biegekontur entsteht die Geometrie dagegen durch die kontrollierte Bewegung der Werkzeuge beziehungsweise Rollen während des Umformprozesses. Dadurch lassen sich unterschiedliche Radien und Geometrien flexibel erzeugen.
Zu den Verfahren dieser Gruppe zählen unter anderem:
- Rollenbiegen/Drei-Rollen-Biegen
- Biegen mit Torsionsüberlagerung
- Inkrementelles Rohrumformen
- Biegen mit geregeltem Moment
- Freiformbiegen mit Gleitführung
- Biegen mit Aufweiten
Welches Verfahren eingesetzt wird, hängt unter anderem von Material, Rohrdurchmesser, Biegeradius und Produktionsvolumen ab. Im Folgenden werden ausgewählte Verfahren des Rohrbiegens näher betrachtet.
Rohrbiegen: Verfahren im Detail
Die Wahl des geeigneten Rohrbiegeverfahrens hängt unter anderem davon ab, ob enge oder große Biegeradien erzeugt werden sollen und welche Anforderungen an Oberflächenqualität, Reproduzierbarkeit und Querschnittsstabilität bestehen.
Im Folgenden werden zwei von Felss eingesetzte Rohrbiegeverfahren genauer erläutert: das Rotationszugbiegen und das Rollbiegen.
Rotationszugbiegen
Das Rotationszugbiegen zählt zu den wichtigsten formgebundenen Rohrbiegeverfahren. Dabei wird das Rohr in einer Biegeform fixiert und kontrolliert, um den gewünschten Radius gezogen. Die spätere Geometrie wird dabei maßgeblich durch die Werkzeugkontur bestimmt.
Um Querschnittsverformungen zu reduzieren, kommen häufig zusätzliche Werkzeuge wie Dorne oder Gleitschienen zum Einsatz. Dadurch eignet sich das Verfahren insbesondere für:
- enge Biegeradien
- dünnwandige Rohre
- komplexe Rohrgeometrien
- hohe Maßgenauigkeit
Rotationszugbiegen wird unter anderem in der Automobilindustrie, der Luftfahrt sowie im Anlagen- und Maschinenbau eingesetzt.
Folgendes Video stellt das Grundprinzip des Rotationszugbiegens dar:
Rohrbiegen durch Rollbiegen
Das Rollenbiegen, auch Rollbiegen genannt, gehört zu den Rohrbiegeverfahren mit kinematischer Definition der Biegekontur. Die gewünschte Geometrie entsteht dabei durch die kontrollierte Bewegung mehrerer Rollen während des Umformprozesses.
Die rollenbasierten Biegeverfahren zählen zu den am weitesten verbreiteten Verfahren zum Biegen großer Radien. Dabei wird das Werkstück schrittweise zwischen mehreren Rollen plastisch verformt, wodurch kontinuierliche Krümmungen und große Biegeradien erzeugt werden können.
Im folgenden Video ist der Rollbiegeprozess vereinfacht dargestellt:
Das Drei-Rollen-Biegen
Das in der industriellen Praxis am häufigsten eingesetzte Maschinenkonzept dieser Verfahrensgruppe ist das Drei-Rollen-Biegen. Durch die flexible Zustellung der Rollen lassen sich unterschiedliche Rohr- und Profilgeometrien wirtschaftlich und reproduzierbar herstellen.
Rollenbiegeverfahren eignen sich insbesondere für:
- große Biegeradien
- lange Werkstücke
- Rohre und Profile
- kontinuierliche Krümmungen
- wirtschaftliche Serienfertigung
Typische Einsatzbereiche sind Strukturbauteile, Leitungssysteme sowie Anwendungen im Fahrzeug-, Anlagen- und Stahlbau.
Biegemaschinen in der industriellen Fertigung
Um Biegeprozesse reproduzierbar und effizient umzusetzen, werden in der industriellen Fertigung spezielle Biegemaschinen eingesetzt. Sie ermöglichen eine präzise Steuerung der Umformkräfte sowie eine hohe Wiederholgenauigkeit.
Je nach Werkstück und Verfahren kommen unterschiedliche Maschinentypen zum Einsatz. Moderne Anlagen sind häufig automatisiert und können komplexe Biegegeometrien mit hoher Prozessstabilität herstellen.
Biegemaschinen und Technologien von Felss
Bei Felss setzen wir auf verschiedene Technologien und Maschinenlösungen, um Biege- und Umformprozesse präzise umzusetzen. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Maschinentypen verwendet.
Rohrbiegemaschine
Die Rohrbiegemaschinen von Felss sind modular aufgebaut und erlauben eine flexible Umsetzung komplexer Rohrgeometrien, beispielsweise für Bremsleitungen, Kraftstoffleitungen oder Wärmetauscherrohre. Durch die Kombination mehrerer Biegeverfahren wie Rotationszug- und Rollbiegen lassen sich auch anspruchsvolle Leitungsgeometrien mit kurzen geraden Abschnitten zwischen den Bögen realisieren.
Stanzbiegemaschine
Für die Verarbeitung von flachen Metallteilen kommen häufig Stanzbiegemaschinen zum Einsatz. Diese Anlagen kombinieren Stanz- und Biegeprozesse in einer Maschine und ermöglichen die wirtschaftliche Serienfertigung komplexer Bauteile aus Bandmaterial.
Bei Felss übernimmt diese Aufgabe die Flachblattbiegemaschine FBC, die speziell für die präzise Umformung flacher Werkstücke entwickelt wurde. Sie bietet eine hervorragende Biegequalität und Formstabilität durch die patentierte Biegetechnologie.
Endenbearbeitungsmaschine
Ergänzend zu den Biegemaschinen bietet Felss Technologien zur Endenbearbeitung für exakte Rohrenden auf höchstem Niveau. Die Endenbearbeitungsmaschinen überzeugen durch exakte Teilepositionierung, die eine hohe Wiederholgenauigkeit und Bauteilqualität sicherstellt. So entstehen sichere Verbindungen für Common-Rail-, Kraftstoff- und Bremsleitungen für die Fahrzeugtechnik und industrielle Anwendungen.
