Kaltumformung von Metallen: Funktionsweise, Vorteile und Grenzen in der industriellen Fertigung

Das Kaltumformen von Metallen ist eine Technologie, die für die Herstellung komplexer Metallkomponenten für die Serienproduktion entwickelt wurde. In diesen Fällen sind Maßgenauigkeit, Wiederholbarkeit und Kostenkontrolle grundlegende Anforderungen.

Es handelt sich dabei um einen Kaltumformung Prozess, der bei Raumtemperatur stattfindet und es ermöglicht, das Metall ohne Materialabtrag zu formen, um so die plastische Verformbarkeit des Materials zu nutzen.

Es handelt sich nicht nur um eine Bearbeitung, sondern um einen echten integrierten industriellen Prozess, der als solcher von der Konstruktion der Form bis zur Kontrolle des fertigen Bauteils reicht.

Wenn man die Funktionsweise, die Vorteile und die möglichen Grenzen des Kaltumformens versteht, kann man auch erkennen, ob es sich um das für die eigenen Anforderungen am besten geeigneten Verfahren handelt.

Was ist Kaltumformung?

Die Kaltumformung ist eine Metallbearbeitung, die im Gegensatz zur Warmumformung ohne Erwärmung des Materials erfolgt. Das Metall in Form von Blech oder Halbzeug wird durch die kombinierte Wirkung von Form und Presse verformt, wodurch die gewünschte Geometrie erzielt werden kann.

Auf diese Weise lassen sich ein hohes Maß an Maßgenauigkeit, eine optimale Oberflächenbeschaffenheit und eine hohe Produktivität erzielen, was das Kaltumformen zu einer der besten Technologien für die Herstellung von Bauteilen für mittelgroße und große Serien macht.

Der Kaltumformung Prozess: Arbeitsschritte

Die Arbeitsschritte des Kaltumformung Prozesses beschränken sich nicht nur auf die Pressvorgänge. Um das Hauptziel der Gewährleistung von Qualität, Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit über einen langen Zeitraum zu erreichen, gliedert Minifaber den Prozess in verschiedene Schritte.

Entwurf der Form

Ausgangspunkt ist der Entwurf der Form, der vom technischen Team auf der Grundlage der Kundenspezifikationen intern entwickelt wird. Diese Phase ist entscheidend, da sie Folgendes bestimmt:

• die Machbarkeit des Bauteils,
• die Qualität des Endergebnisses,
• die Effizienz des Produktionsprozesses.

Die Phase der Formkonstruktion hat das Ziel, das Bauteil gemäß der Zeichnung unter Berücksichtigung der Optimierung der Geometrien, Toleranzen und aller erforderlichen Anforderungen herzustellen.

Herstellung der Form

Nach der Validierung des Entwurfs wird die Form mit Hilfe modernster Werkzeugmaschinen sowohl für die Spanabnahme als auch für die Elektroerosion hergestellt. Die Wärmebehandlung der aktiven Teile der Form sowie das Polieren der Oberflächen sind für die Lebensdauer der Formen von grundlegender Bedeutung. Die bearbeiteten Teile der Form müssen sorgfältig kontrolliert werden.

Die Qualität der Form ist ein entscheidender Faktor, um eine konstante Produktion zu gewährleisten, Ausschuss zu reduzieren und die Möglichkeit zu haben, im Laufe der Zeit Nachbearbeitungen vorzunehmen.

Auswahl und Kontrolle des zu formenden Materials

Die Auswahl des Materials ist für das Kaltformen von grundlegender Bedeutung, ebenso wie die Kontrolle desselben.

Das Material liegt fast immer in Form von Bändern in Rollen vor, in einigen Fällen werden flache Formen wie Bleche, Scheiben, Bänder oder entsprechend geformte Stücke verwendet. Bei diesem Material muss besonders auf die Überprüfung der mechanischen, chemischen und dimensionalen Anforderungen geachtet werden, da selbst kleine Abweichungen das Verhalten des Metalls während der Kaltverformung beeinflussen können. Hier kommt das mechanische Prüflabor von Minifaber ins Spiel, das mit einer Zugprüfmaschine, Geräten zur chemischen Analyse, Mikrohärteprüfung und vielem mehr ausgestattet ist.

Kaltumformung

Das Umformen erfolgt mithilfe einer Form, die dem Werkstück seine Form gibt, und einer Presse mit genau eingestellten Parametern, die die Energie für die Verformung des Materials liefert. Unverzichtbar ist die Wahl des geeignetsten Schmiermittels, das sowohl auf das Material als auch auf die Formteile kontrolliert dosiert wird. Das Metall wird so schrittweise verformt, bis das gewünschte Werkstück entsteht, wobei die Maßhaltigkeit und die Oberflächenqualität erhalten bleiben.

Endbearbeitung und Behandlungen

Auf Wunsch kann das Halbzeug oder das Fertigprodukt weiteren Endbearbeitung Vorgängen unterzogen werden, wie z. B.:

• Entgraten,
• Entfetten und Waschen,
• Lackieren,
• Verzinken,
• andere Oberflächen- oder Wärmebehandlungen.

Durch diese Bearbeitungen kann das Bauteil an die funktionalen, ästhetischen oder normativen Anforderungen des Bestimmungs Sektors angepasst werden.

Montage

Manchmal sind jedoch Montagevorgänge mit anderen Bauteilen wie Schweißen und Zusammenbau erforderlich. In diesem Fall wird dem Kunden ein umfassenderer und vorteilhafterer Service geboten.

Qualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle begleitet den gesamten Produktionsprozess. Die Bearbeitungsparameter werden ständig überwacht und die Teile werden dimensionalen und funktionalen Messungen unterzogen, wobei die Daten elektronisch erfasst werden, um die Einhaltung der mit dem Kunden vereinbarten Spezifikationen und die Wiederholbarkeit im Laufe der Zeit zu gewährleisten.

Vielfältige Anwendungen des Kaltumformens

Dank seiner industriellen Flexibilität findet das Kaltumformen in zahlreichen Produktionsbereichen Anwendung. Im Laufe der Zeit hat Minifaber spezifische Kompetenzen in der Herstellung von:

• Tiefziehwerkzeugen
• Stanz- und Biegewerkzeugen
• Progressiven Werkzeugen,
• Transferwerkzeugen

Diese Technologien ermöglichen es, unterschiedliche Produktionsanforderungen zu erfüllen, von der Herstellung komplexer, hochpräziser Komponenten bis hin zu Großserienproduktionen.

Zu den Bereichen, in denen das Kaltumformen zum Einsatz kommt, gehören:

• Elektromechanik,
• Medizin,
• Verkaufsautomaten,
• Haushaltsgeräte,
• Küchenrobotik mit lebensmitteltauglichen Materialien,
• professionelle Beleuchtung,
• Gasversorgung.

Die Vielfalt der Anwendungen hat dazu beigetragen, ein übergreifendes Know-how zu festigen, das für die Bewältigung von Projekten mit unterschiedlichen technischen und normativen Anforderungen von grundlegender Bedeutung ist.

Kaltumformung: Welche Metalle können verarbeitet werden?

Am besten für die Kaltumformung geeignet sind Materialien, die sich plastisch verformen lassen, ohne ihre Eigenschaften zu beeinträchtigen. Dazu gehören:

• Eisenwerkstoffe, auch vorverzinkt und vorlackiert
• Edelstahl
• Aluminium und seine Legierungen
• Kupfer und seine Legierungen, wie Messing und Kupfernickel.

Fundierte metallurgische Kenntnisse ermöglichen es, die Materialien bereits in der Beschaffungsphase sorgfältig auszuwählen und zu kontrollieren, indem ihre mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften überprüft werden, wodurch das Risiko von Nichtkonformitäten verringert und der Produktionsprozess optimiert wird. Dieses Wissen wird bereits in der Anfangsphase der Analyse in den Dienst des Kunden gestellt, indem wir zusammenarbeiten und gemeinsam die besten technischen und wirtschaftlichen Lösungen entwickeln.

Edelstahlformung: ein strategischer Werkstoff

Dank seiner Beständigkeit gegen Korrosion und Oxidation ist Edelstahl einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe. Die gängigsten Legierungen wie austenitische und ferritische Stähle eignen sich besonders gut für die Formung, austenitische Stähle vor allem auch für das Tiefziehen.

Das Stanzen von Edelstahl findet Anwendung in besonders sensiblen Bereichen wie:

• Elektromedizin,
• Haushaltsgeräte
• Komponenten, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen,
• Anwendungen, die hohe Hygiene- und Haltbarkeitsstandards erfordern.

Die Kombination aus Material und Verfahren ermöglicht es, zuverlässige, wiederholbare und den einschlägigen Normen entsprechende Komponenten herzustellen.

Vorteile und Grenzen des Kaltumformens

Das Kaltumformen bietet zahlreiche Vorteile: hohe Präzision, Produktivität, Reduzierung von Ausschuss und wettbewerbsfähige Stückkosten auf mittlere bis lange Sicht.

Es sind jedoch auch einige Einschränkungen zu berücksichtigen, da Formen hergestellt werden müssen und die Komponente entsprechend dem Verfahren konstruiert werden muss.

Aus diesem Grund eignet es sich besonders, wenn:

• die Produktionsmengen mittel bis hoch sind,
• die Geometrie über die Zeit stabil ist,
• eine hohe Wiederholbarkeit des Ergebnisses erforderlich ist.

Erwägen Sie das Kaltumformen von Metallen für ein neues Projekt oder möchten Sie wissen, ob Ihr Bauteil für einen Kaltumformung Prozess geeignet ist? Ein vorläufiger technischer Vergleich ermöglicht es, Materialien, Volumen, Toleranzen und funktionale Anforderungen zu analysieren und die effektivste und nachhaltigste Produktionslösung zu finden.