Lektion 4.5UmformenKapitel 4 · Blech- und Rohrumformung

Hydroforming

Flüssigkeitsdruck presst Rohr oder Blech in ein Gesenk

Das Hydroforming (Innenhochdruckumformen) nutzt eine Hochdruckflüssigkeit, meist Wasser, statt eines festen Stempels, um Metall in die Form eines Gesenks zu drücken. Ein Rohr wird wie ein Ballon in einem geschlossenen Gesenk aufgeblasen, oder ein Blech wird gegen eine einzelne Gesenkhälfte gepresst. Autorahmenlängsträger, Aluminium-Fahrradrahmen und Saxofonrohre entstehen so, leicht und steif in einem Stück.

Rohr-Hydroforming · 3 StufenDie drei Bilder folgen einem Rohr durch den Zyklus, längs aufgeschnitten; die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Laden. Ein Rohr, oft vorgebogen auf den groben Verlauf des Teils, kommt in die untere Hälfte eines geteilten Gesenks (einer zweiteiligen Stahlform).
Schließen und abdichten. Eine Presse schließt das Obergesenk und hält es mit großer Kraft zu. Endstempel (von jeder Seite eingeschobene Stopfen) dichten beide Rohrenden ab.
Füllen. Wasser, meist mit Zusätzen gegen Rost, füllt das Rohr durch einen Stempel und verdrängt die Luft.
Druck aufbauen und nachschieben. Der Druck steigt, bis auf einige tausend bar, und die Wand wölbt sich nach außen, bis sie die Kavität füllt. Währenddessen schieben die Endstempel die Rohrenden nach innen und führen Metall nach, damit die Wand nicht zu stark ausdünnt; dann sinkt der Druck, und das Gesenk öffnet sich.

Das Blech-Hydroforming funktioniert genauso mit einem flachen Blech: Flüssigkeit, oft hinter einer Gummimembran, presst das Blech auf eine feste Gesenkhälfte.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Duktile Stähle, auch hochfeste Sorten, Edelstahl, Aluminium, Messing und Kupfer, als Rohre oder Bleche
Typische Teile: Autorahmenlängsträger, Motorträger und Abgasteile, Fahrradrahmenrohre, T-Rohrverbindungen; Blechpaneele und Schalen
Bauteilgröße: Rohre bis zu einigen Metern Länge, etwa Autorahmenlängsträger; blechgeformte Satellitenschüsseln bis etwa 6 m Durchmesser
Präzision: Meist innerhalb weniger zehntel Millimeter, weil das Teil gegen ein festes Gesenk gepresst wird
Oberfläche: Die Außenseite kopiert das Gesenk; keine Werkzeugspuren innen
Geeignete Losgröße: Meist hohe Stückzahlen (Autos, Fahrräder); Blechvarianten eignen sich auch für kleine Serien
Werkzeug- und Maschinenkosten: Gesenke kosten zehntausende bis hunderttausende Dollar; eine große Presse mit ihrem Hochdrucksystem ist meist eine Investition im Millionenbereich
Geschwindigkeit: Meist von etwa 20 Sekunden bis zu einer Minute pro Teil, langsamer als Stanzen

Stärken und Grenzen

Stärken

Komplexe Hohlformen in einem Stück, die geschweißte Baugruppen ersetzen
Leichtere, steifere Teile mit weniger Schweißnähten
Gleichmäßige Wanddicke und zusätzliche Festigkeit durch Kaltverfestigung
Beim Blech-Hydroforming genügt eine feste Gesenkhälfte

Grenzen

Längere Zykluszeiten als beim Stanzen
Hochdruckanlagen und Gesenke sind teuer
Das Rohr platzt, wenn es zu stark gedehnt wird, daher ist die Aufweitung begrenzt
Rohre müssen oft zuerst gebogen und vorgeformt werden

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauRahmenlängsträger, Motorträger, Dachreling, Abgasteile
Fahrräder und MobilitätRahmenrohre von Aluminiumfahrrädern, Rollstuhlrahmen
MusikDas Messingkorpusrohr mancher Saxofone
Öl und GasGroße T-förmige Rohrverbindungen
Luftfahrt und BeleuchtungBlechpaneele, Satellitenantennen, Leuchtengehäuse

So erkennen Sie es

Hohle Teile, deren Querschnitt sich über die Länge verändert, von rund zu eckig zu oval, ohne zusätzliche Nähte.
Einteilige Rahmenteile, wo man mehrere gestanzte, zusammengeschweißte Hälften erwarten würde.
Glatte Ausbauchungen und scharf geformte Profile an Aluminium-Fahrradrohren.