Lektion 4.9UmformenKapitel 4 · Blech- und Rohrumformung

Explosivumformen

Eine Unterwasserexplosion presst Blech in ein Gesenk

Beim Explosivumformen presst eine kleine, unter Wasser gezündete Sprengladung ein Metallblech in ein einseitiges Gesenk. Das Wasser trägt die Explosion als Druckwelle, wie ein riesiger unsichtbarer Hammer, der das ganze Blech auf einmal trifft. Es formt sehr große oder sehr zähe Teile, etwa Raketenkuppeln, ohne eine Presse, die groß genug für die Aufgabe wäre.

Explosivumformen · Querschnitt von Wasserbecken, Ladung, Blech und GesenkDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die gestrichelte Linie ist die Form, die das Blech nach der Explosion annimmt.

So funktioniert es

Die Platine einspannen. Ein flaches Blech (die Platine) wird von einem Niederhalterring (einem schweren Ring, der um seinen Rand geschraubt ist) über ein Gesenk gespannt. Das Gesenk kann aus Stahl, duktilem Gusseisen, Beton oder bei niedrigen Drücken sogar aus Glasfaser sein.
Die Luft abpumpen. Eine Vakuumpumpe entfernt die Luft zwischen Blech und Gesenk. Eingeschlossene Luft würde das Blech abfedern und es daran hindern, das Gesenk zu füllen.
Die Ladung platzieren. Der Aufbau wird in ein Wasserbecken oder einen Pool abgesenkt. Ein genehmigtes Sprengteam hängt eine abgemessene Sprengladung in einem festgelegten Abstand über dem Blech auf.
Zünden. Die Detonation schickt eine Stoßwelle (eine plötzliche, sehr hohe Druckfront) durch das Wasser. Wasser lässt sich kaum komprimieren, daher gibt es den Druck sehr effizient an das Blech weiter.
Das Blech trifft auf das Gesenk. In etwa einer Millisekunde schlägt das Blech ins Gesenk und kopiert seine Form. Das Teil wird herausgehoben, geprüft und meist besäumt; große Teile brauchen eventuell mehrere Schüsse.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Stähle, Edelstähle, Titan, Aluminium- und Nickellegierungen, oft schwer umformbare Sorten
Typische Teile: Große Kuppeln und Klöpperböden, Kegel, Raketen- und Tankteile, komplexe Platten
Bauteilgröße: Bis zu mehreren Metern Durchmesser, bestimmt vom Becken statt von einer Presse
Präzision: Gute Anpassung an das Gesenk, aber Rückfederung und Dicke schwanken; Teile werden oft anschließend geprüft und besäumt
Oberfläche: Glatte Oberfläche auf der Gesenkseite; keine Stempelspuren, da es keinen Stempel gibt
Geeignete Losgröße: Prototypen und sehr kleine Serien großer Teile
Werkzeug- und Maschinenkosten: Niedrig im Vergleich zu einer Presse gleicher Kraft: keine Presse, nur ein Gesenk, ein Becken und der Umgang mit Sprengstoffen
Geschwindigkeit: Das Umformen selbst dauert etwa eine Millisekunde; das Einrichten jedes Schusses dauert Stunden

Stärken und Grenzen

Stärken

Riesige Kräfte ohne riesige Presse
Sehr große Teile in einem Stück
Günstige einseitige Gesenke
Die hohe Geschwindigkeit lässt zähe Metalle weiter dehnen

Grenzen

Sprengstoffe brauchen Genehmigungen, einen abgelegenen Platz und strenge Sicherheit
Langsames Einrichten: wenige Schüsse pro Tag
Schwer zu automatisieren, daher ungeeignet für die Massenfertigung
Rückfederung und Dicke sind weniger vorhersehbar als in einer Presse

Wo es eingesetzt wird

Luft- und RaumfahrtRaketentankkuppeln, Triebwerksteile, Flugzeughautabschnitte
DruckbehälterGroße Klöpperböden und Endkappen für Tanks
Architektur und KunstSkulpturen und Zierplatten, gegen Formen umgeformt
Forschung und PrototypenEinzelteile aus Metallen, die für verfügbare Pressen zu fest sind

So erkennen Sie es

Sehr große einteilige Kuppeln oder Platten ohne Schweißnähte darüber.
Glatte, sanft gekrümmte Formen, die ein einseitiges Gesenk kopieren.
Findet man meist an Raketen, Tanks oder Kunstwerken statt an Alltagsprodukten.

Im Vergleich mit

Hydroforming4.5ebenfalls Flüssigkeit, die Blech in ein Gesenk drückt, aber der Druck kommt langsam von einer Pumpe und einer Presse.Elektromagnetisches Umformen4.8ein weiteres Hochgeschwindigkeitsverfahren, das statt Sprengstoff einen Magnetimpuls nutzt, für kleine Teile.Explosionsschweißen7.8derselbe Sprengstoff, genutzt, um zwei Metallplatten zu verbinden, statt eine zu formen.

Ansehen

ONE POINT ACADEMY · Eine Einsteigererklärung: Ladung, Wasserbecken, Gesenk und Vakuum

Design Otherwise · Wie das Verfahren funktioniert und wie es in der Geschichte eingesetzt wurde

GESPASA · Eine echte industrielle Explosion, die eine große Stahlkugel formt

San Diego Air and Space Museum Archives · Archivfilm von Luft- und Raumfahrtteilen, mit Hochenergieumformung gefertigt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Explosivumformen — Prinzip, Geschichte und Gesenkwerkstoffe; wenige Fotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Wasser trägt die Explosion zum Blech; ein Vakuum lässt das Blech das Gesenk füllen.
Es braucht nur ein Gesenk und keine Presse, sodass sehr große Teile möglich werden.
Es eignet sich für seltene, große, zähe Teile, nicht für die Massenfertigung.