Umformtechnik
Die Umformtechnik gehört zu den zentralen Fertigungstechnologien in der industriellen Produktion. Sie ermöglicht es, metallische Werkstoffe gezielt in eine gewünschte Form zu bringen, ohne Material abzutragen. Dadurch entstehen Bauteile mit hoher Festigkeit, optimierter Materialverteilung und effizientem Ressourceneinsatz.
Umformung in der Bauteilfertigung
Gerade in Branchen wie dem Automobilbau, der Elektromobilität oder dem Maschinenbau spielt die Umformtechnik eine entscheidende Rolle. Sie bildet die Grundlage für die Herstellung komplexer Komponenten.
Die Umformung umfasst eine Vielzahl von Verfahren und Anwendungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über grundlegende Zusammenhänge und konzentriert sich dabei auf Umformverfahren und Anwendungsbereiche, die im industriellen Umfeld von Felss eine zentrale Rolle spielen.
Definition Umformen
Das Umformen bzw. die Umformtechnik bezeichnet ein Fertigungsverfahren, bei dem Werkstoffe durch plastische Verformung in eine neue Form gebracht werden, ohne dass Material entfernt wird. Im Gegensatz zu spanenden Verfahren wie Fräsen oder Drehen bleibt das Materialvolumen erhalten, während sich die Geometrie des Werkstücks verändert.
Industrielle Einordnung der Umformtechnik
In der industriellen Fertigung ist die Umformtechnik ein fester Bestandteil moderner Produktionsprozesse. Sie wird eingesetzt, um Bauteile wirtschaftlich in großen Stückzahlen herzustellen und gleichzeitig deren mechanische Eigenschaften gezielt zu beeinflussen.
Ein wesentlicher Vorteil der Umformtechnik liegt darin, dass der Werkstoff nicht nur geformt, sondern auch in seiner Struktur verändert wird. Dadurch lassen sich Bauteile herstellen, die bei gleicher Geometrie eine höhere Belastbarkeit aufweisen als vergleichbare, zerspanend gefertigte Komponenten.
Video: Wie sich Bauteile beim Umformen verändern
Jede Umformung beeinflusst die Materialstruktur: Die erforderlichen Kräfte steigen, während die Umformbarkeit abnimmt. Um diesen Effekt gezielt zu steuern, kommen zusätzliche Prozesse wie Weichglühen, Rekristallisationsglühen oder Vergüten zum Einsatz. Sie helfen dabei, Bauteile optimal auf nachfolgende Umformschritte und ihren späteren Einsatz vorzubereiten.
Umformtechnik bei Felss
Bei Felss sind wir auf die Kaltumformung spezialisiert und begleiten diese Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Auslegung umformgerechter Bauteile über die Entwicklung geeigneter Fertigungsprozesse bis hin zur Umsetzung in der Serienproduktion.
Dabei umfasst das Leistungsspektrum sowohl den Maschinenbau als auch die Komponentenfertigung, wodurch sich technologische und produktionstechnische Anforderungen eng miteinander verzahnen lassen.
Verfahren der Umformtechnik
Umformverfahren werden in der Norm DIN 8582 anhand der im Werkstück wirkenden mechanischen Spannungen klassifiziert. Dieses Ordnungssystem dient der systematischen Einordnung der Umformtechnik innerhalb der Fertigungsverfahren.
Dabei werden folgende Hauptgruppen unterschieden:
- Druckumformen: DIN 8583-1 bis DIN 8583-6
- Zugdruckumformen: DIN 8584-1 bis DIN 8584-6
- Zugumformen: DIN 8585-1 bis DIN 8585-4
- Biegeumformen: DIN 8586
- Schubumformen: DIN 8587
Im Folgenden liegt der Fokus auf der Druck- und Biegeumformung als für Felss besonders relevante Umformverfahren.
Druckumformung
Druckumformung bezeichnet Umformverfahren, bei denen ein Werkstück überwiegend durch Druckkräfte plastisch verformt wird. Dabei wird das Material in eine Matrize oder zwischen Werkzeuge gepresst, wodurch sich seine Form gezielt verändert.
Typische Verfahren der Druckumformung sind beispielsweise das Walzen und das Fließpressen. Sie werden insbesondere zur Herstellung kompakter und hochbelastbarer Bauteile eingesetzt, bei denen hohe Anforderungen an Maßgenauigkeit, Festigkeit und Materialausnutzung bestehen.
Druckumformen nach DIN 8583
Nach der Norm DIN 8583 lässt sich die Druckumformung in folgende Verfahrensgruppen unterteilen:
- Walzen
- Freiformen
- Gesenkformen
- Eindrücken
- Durchdrücken
Diese Einteilung beschreibt die unterschiedlichen Wirkprinzipien und Werkzeugkonzepte innerhalb der Druckumformung.
Darüber hinaus zählen auch spezialisierte Verfahren wie das Axialformen und das Rundkneten zur Druckumformung. Diese Verfahren gehören zu den Kernkompetenzen von Felss und ermöglichen eine gezielte Steuerung des Materialflusses sowie die Herstellung komplexer, rotationssymmetrischer Bauteile mit optimierten Eigenschaften.
Biegeumformung
Bei der Biegeumformung wird ein Werkstück durch Biegekräfte in eine neue Form gebracht. Dabei wird das Material auf der Außenseite gedehnt und auf der Innenseite gestaucht.
Zu den wichtigsten Verfahren der Biegeumformung gehören unter anderem das Rohrbiegen, das Rollbiegen und das Profilbiegen. Sie werden vor allem eingesetzt, um Bauteile mit definierten Winkeln oder Radien herzustellen.
Einteilung der Umformverfahren nach Temperatur
Umformverfahren werden je nach Werkstoffeigenschaften und Anforderungen bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Dabei spielt es eine entscheidende Rolle, ob das Werkstück vor oder während des Umformprozesses über die Raumtemperatur hinaus erwärmt wird, da dies sowohl den Umformvorgang als auch die resultierenden Materialeigenschaften beeinflusst.
Auf dieser Grundlage lassen sich Umformverfahren grundsätzlich in zwei Kategorien einteilen:
- Warmumformen
- Kaltumformen
Verfahren der Kaltumformung
Unter Kaltumformung versteht man Umformverfahren, bei denen Werkstoffe unterhalb ihrer Rekristallisationstemperatur plastisch verformt werden. Dabei bleibt das Materialvolumen erhalten, während sich die Geometrie des Werkstücks gezielt verändert. Gleichzeitig kommt es zu einer Verfestigung des Werkstoffs, wodurch sich die mechanischen Eigenschaften der Bauteile verbessern.
Beispiele von Kaltumformverfahren
Die Kaltumformung umfasst zahlreiche Verfahren, die auf bekannten Umformprozessen basieren, jedoch ohne zusätzliche Erwärmung des Werkstoffs durchgeführt werden. Im Folgenden sind beispielhaft drei Verfahren der Kaltumformung dargestellt.
Kaltwalzen
Beim Kaltwalzen handelt es sich um das Walzen von Werkstoffen im kalten Zustand. Im Gegensatz zum Warmwalzen erfolgt die Umformung ohne vorherige Erwärmung des Werkstoffs. Dadurch kommt es neben der reinen Formänderung auch zu einer gezielten Verfestigung und Beeinflussung der Werkstoffstruktur.
Die HMP Rolling Technologie von Felss bietet für alle Walzverfahren höchste Qualität und Zuverlässigkeit.
Verfahren des Kaltwalzens
Beim Kaltwalzen wird das Werkstück zwischen rotierenden Walzen verformt, um Querschnitte gezielt anzupassen oder Materialeigenschaften zu verbessern. Das Verfahren wird insbesondere dann eingesetzt, wenn hohe Anforderungen an Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und mechanische Eigenschaften bestehen.
Kaltfließpressen
Beim Kaltfließpressen wird das Material unter hohem Druck in eine Matrize gepresst – ebenfalls ohne vorherige Erwärmung. Das Verfahren gehört zur Gruppe der Druckumformverfahren und wird eingesetzt, um komplexe Bauteilgeometrien präzise und materialeffizient herzustellen.
Durch die Umformung im kalten Zustand entstehen Bauteile mit hoher Maßgenauigkeit, sehr guter Oberflächenqualität und erhöhter Festigkeit.
Rundkneten
Das Kaltumformverfahren Rundkneten zählt ebenfalls zu den Druckumformungen nach DIN 8583-3. Es ermöglicht eine effiziente und wirtschaftliche Produktion von Leichtbauteilen.
Umformverfahren Rundkneten kurz erklärt
Beim Rundkneten treffen mehrere Werkzeuge in schneller Folge auf das Werkstück und verformen es schrittweise. Dabei beginnt das Material zu fließen und passt sich kontinuierlich der gewünschten Geometrie an. Durch die Umformung im kalten Zustand kommt es zusätzlich zu einer Verfestigung des Werkstoffs.
Das Verfahren gehört zur inkrementellen Umformung, bei der die endgültige Form nicht in einem einzelnen Schritt entsteht, sondern durch viele aufeinanderfolgende, kleine Umformschritte. Dadurch lässt sich der Materialfluss gezielt steuern und die Bauteilgeometrie präzise einstellen.
