Lektion 3.3UmformenKapitel 3 · Massivumformung

Strangpressen (Aluminiumprofile und Kunststoffrohre)

Metall oder Kunststoff durch eine geformte Matrize drücken

Beim Strangpressen (Extrudieren) wird Material durch eine geformte Öffnung (eine Matrize) gedrückt, wie Zahnpasta aus der Tube, und es entsteht ein langes Stück mit diesem Querschnitt. Fensterrahmen und Kühlkörper sind stranggepresstes Aluminium; Wasserrohre und Kabelisolierungen sind extrudierter Kunststoff. Hat man die Matrize, kann man die Form in jeder Länge herstellen.

Foto: Ulfbastel, Public domain, via Wikimedia Commons

Strangpressen: eine Aluminiumpresse und eine KunststoffrohrlinieOben: ein Aluminiumprofil (Schritte 1 bis 4). Unten: ein Kunststoffrohr (Schritte 5 bis 7). Die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Den Block erwärmen. Ein Block (ein kurzer, dicker Aluminiumstamm, Bolzen genannt) wird auf etwa 450–500 °C erwärmt. Er bleibt fest und glüht nicht, wird aber weich genug, um unter Druck zu fließen.
Mit dem Stempel drücken. Der Block wird in einen beheizten Rezipienten geladen. Ein hydraulischer Stempel drückt ihn mit einer Kraft von hunderten bis tausenden Tonnen.
Durch die Matrize pressen. Das Metall fließt durch die Matrize (eine dicke Stahlscheibe mit einem geformten Loch). Es tritt als Profil aus (ein langes Stück mit gleichbleibendem Querschnitt). Bei Hohlformen teilt sich das Metall in der Matrize um einen zentralen Kern und vereinigt sich wieder.
Kühlen, strecken und schneiden. Ein Puller führt das heiße Profil an einem Tisch entlang, während Luft oder Wasser es kühlt. Dann wird es gerade gestreckt, auf Länge geschnitten und oft wärmebehandelt oder eloxiert (mit einer schützenden Oxidschicht versehen).
Kunststoffrohr: mit einer Schnecke schmelzen. Kunststoffgranulat fällt aus einem Trichter in einen beheizten Zylinder. Eine drehende Schnecke (ein Förderer, wie im Fleischwolf) schmilzt es durch Wärme und Reibung und schiebt die Schmelze ununterbrochen nach vorn.
Das Rohr formen. Die Schmelze fließt durch einen ringförmigen Spalt in der Düse, um einen zentralen Dorn, der das Loch des Rohrs bildet.
Kühlen, ziehen und schneiden. Das weiche Rohr läuft durch ein Wasserbecken, das seine Endgröße fixiert. Ein Abzug zieht es mit gleichmäßiger Geschwindigkeit weiter, und eine Säge schneidet es auf Länge.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Aluminiumlegierungen (mit Abstand das häufigste Metall), Kupfer, Messing, Magnesium; Kunststoffe wie PVC, Polyethylen und Polypropylen
Typische Teile: Fenster- und Türrahmen, Kühlkörper, Schienen und Rohre, Wasserrohre, Kabelisolierungen, Kunststoffleisten und -dichtungen
Bauteilgröße: Aluminiumprofile von etwa einem Zentimeter bis zu einigen zehn Zentimetern Breite, auf Längen von mehreren Metern geschnitten; Kunststoffrohre von einigen Millimetern bis über einen Meter Durchmesser
Präzision: Aluminium: etwa ±0,1–0,3 mm bei kleinen Querschnitten. Kunststoffrohr: meist einige zehntel Millimeter
Oberfläche: Glatt, mit schwachen Matrizenlinien in Längsrichtung; Aluminium wird oft eloxiert oder lackiert
Geeignete Losgröße: Von kurzen Serien (Matrizen sind günstig) bis zu Kunststofflinien, die rund um die Uhr durchlaufen
Werkzeug- und Maschinenkosten: Aluminiummatrizen: oft einige hundert bis einige tausend Dollar. Pressen und komplette Linien: hunderttausende bis Millionen
Geschwindigkeit: Aluminium: ein ganzer Block in wenigen Minuten gepresst. Kunststoff: kontinuierlich, meist Meter pro Minute

Stärken und Grenzen

Stärken

Komplexe Querschnitte in einem Durchgang, auch hohle
Günstige Matrizen machen selbst kurze Serien eines Sonderprofils erschwinglich
Kontinuierlich und schnell, mit wenig Abfall (Restenden werden recycelt)
Gute Oberfläche, bereit zum Eloxieren oder Lackieren

Grenzen

Nur gleichbleibende Querschnitte; Löcher oder Merkmale quer zur Länge müssen später bearbeitet werden
Sehr dünne Wände und scharfe Ecken sind schwer zu erreichen
Lange Profile können sich verdrehen oder durchbiegen und müssen gerade gestreckt werden
Harte Metalle wie Stahl brauchen sehr hohe Kräfte und verschleißen Matrizen schnell

Wo es eingesetzt wird

BauwesenFenster- und Türrahmen, Fassadenprofile, Geländer, PVC-Abwasserrohre
ElektronikKühlkörper, Gerätegehäuse, LED-Streifenprofile
VerkehrKarosserieabschnitte von Zügen und Bussen, Dachreling, Stoßfängerträger
Sanitär und VersorgungWasser- und Gasrohre, Kabelkanäle, Kabelisolierungen
KonsumgüterVorhangschienen, Leiterholme, Gartenschläuche
Lebensmittel (gleiches Prinzip)Nudeln, Frühstückscerealien, Snacks

So erkennen Sie es

Der Querschnitt ist über die gesamte Länge exakt derselbe; ein abgeschnittenes Ende zeigt das ganze Profil.
Feine gerade Linien in Längsrichtung (Matrizenlinien), bei blankem Aluminium unter Licht am besten zu sehen.
Sägeschnittenden, mit später durch Bearbeitung hinzugefügten Löchern und Ausschnitten.
Bei Kunststoffrohren ein gedruckter Text, der sich entlang der Länge wiederholt und beim Verlassen der Linie aufgebracht wird.

Im Vergleich mit

Walzen3.2Walzen presst Metall zwischen drehenden Walzen; Strangpressen drückt es durch eine feste Matrize und liefert in einem Durchgang weit komplexere Formen.Drahtziehen3.4Ziehen zieht Metall durch eine Matrize, statt es zu drücken, was nur für dünne, einfache Querschnitte funktioniert.Pultrusion10.3der Verwandte aus der Welt der Verbundwerkstoffe: Harzgetränkte Fasern werden durch eine beheizte Matrize gezogen.

Ansehen

Hydro · Der ganze Aluminiumweg, Schritt für Schritt erklärt

corematerials · Ein einfaches Schnittbild von Stempel, Block und Matrize

Hydro · Eine echte Presse verwandelt einen Block in ein Profil

Machine GPM · Eine Kunststoffrohrlinie: Extruder, Kühlbecken, Abzug und Säge

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Strangpressen — Diagramme des direkten und indirekten Strangpressens, Fotos von Profilen und Matrizen
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Strangpressen drückt Material durch eine geformte Matrize; das Produkt behält diesen Querschnitt in jeder Länge.
Aluminium wird von einem Stempel Block für Block gepresst; Kunststoff wird geschmolzen und von einer Schnecke ununterbrochen gedrückt.
Günstige Matrizen machen Sonderprofile erschwinglich, auch in kleinen Serien.