Lektion 4.6UmformenKapitel 4 · Blech- und Rohrumformung

Inkrementelle Blechumformung

Ein rundes Werkzeug fährt Konturen in ein eingespanntes Blech, ohne Gesenk

Die inkrementelle Blechumformung (ISF) drückt ein kleines Werkzeug mit runder Spitze in ein eingespanntes Metallblech und formt es Kontur für Kontur. Stellen Sie sich einen Stift vor, der immer kleinere Kreise in Alufolie zeichnet, bis die Folie zu einer Tasse wird. Es ist kein Gesenk (geformtes Stahlwerkzeug) nötig, sodass ein Einzelteil oft binnen eines Tages von der Computerdatei zum Metall gelangen kann.

Inkrementelle Blechumformung · Schnittansicht von der Seite und WerkzeugpfadDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die linke Ansicht schneidet durch die Mitte des Teils; die rechte zeigt den Werkzeugpfad von oben.

So funktioniert es

Die Platine einspannen. Ein flaches Blech (die Platine) wird an den Rändern über einer Auflageplatte gespannt, einer Stütze mit einer Öffnung in der Kontur des Teils. Unter dem zu formenden Bereich ist nichts.
Einen kleinen Schritt nach unten drücken. Ein glatter, gehärteter Stab mit kugelförmigem Ende (der Stylus, meist 5–20 mm Durchmesser) drückt das Blech um etwa 0,2–1 mm nach unten. Eine CNC-Maschine (eine computergesteuerte Werkzeugmaschine) oder ein Industrieroboter hält und bewegt ihn.
Eine Kontur nachfahren. Eine Software zerlegt das 3D-Modell in Ebenen, wie die Schichten eines 3D-Drucks, und das Werkzeug folgt einer Ebene. Nur eine kleine Stelle unter der Spitze biegt und dehnt sich jeweils, sodass die Kräfte gering bleiben; Öl oder Fett mindert die Reibung.
Absenken und wiederholen. Runde um Runde, oft als eine durchgehende Spirale, wird das Teil tiefer. Die Wand dehnt sich und wird dünner: Eine Wand, die 60° von der Waagerechten abfällt, ist am Ende etwa halb so dick wie das ursprüngliche Blech.
Lösen und besäumen. Das Teil wird entspannt, und der flache Rand (der Flansch) wird abgeschnitten. Das Metall federt leicht zurück (kehrt teilweise zu seiner alten Form zurück), sodass ein gemessener Korrekturdurchgang oder eine Wärmebehandlung folgen kann.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Aluminium-, Stahl-, Edelstahl- und Titanblech, meist etwa 0,5–2 mm dick; manche Kunststoffplatten
Typische Teile: Prototypen von Karosserieteilen, Abdeckungen und Gehäusen, individuelle medizinische Platten, Kunst- und Fassadenpaneele
Bauteilgröße: Von handtellergroß bis etwa 2 m Breite, bestimmt vom Arbeitsbereich der Maschine
Präzision: Etwa ±0,5–1 mm im Umformzustand; einige zehntel Millimeter mit gemessenen Korrekturdurchgängen
Oberfläche: Feine spiralförmige Werkzeugspuren auf der Werkzeugseite; die andere Seite ist glatter
Geeignete Losgröße: Einzelstücke bis einige hundert Teile
Werkzeug- und Maschinenkosten: Kein Gesenk, und der Stylus ist günstig; die Maschine (CNC-Fräse, Roboterzelle oder spezielle Umformmaschine) kostet zehntausende bis hunderttausende Dollar
Geschwindigkeit: Langsam: Minuten bis einige Stunden pro Teil, je nach Größe und Stufenhöhe

Stärken und Grenzen

Stärken

Kein Gesenk: Eine Konstruktionsänderung ist nur ein neues Programm
Geringe Kräfte, daher genügen bescheidene Maschinen
Das Metall dehnt sich oft weiter als beim Stanzen, bevor es reißt
Ideal für Einzelstücke, Prototypen und Sonderanpassungen

Grenzen

Langsam: Minuten bis Stunden pro Teil, gegenüber Sekunden in einer Presse
Steile Wände (über etwa 60–70°) reißen oder brauchen mehrere Durchgänge
Die Wände werden dünn, und die Genauigkeit ist geringer als mit einem Gesenk
Sichtbare Werkzeugpfadspuren auf einer Seite

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauPrototypen von Karosserieteilen, Teile für kleine Stückzahlen und Restaurierung
Luft- und RaumfahrtPrototypenhäute, Kanäle und Halterungen in kleinen Serien
MedizinPatientenspezifische Schädelplatten (Kranialimplantate) aus Titan
Architektur und DesignFassadenpaneele, Lampen und Kunstobjekte
LohnfertigerKurze Serien von Abdeckungen und Gehäusen, ohne ein Gesenk zu bezahlen

So erkennen Sie es

Feine konzentrische Ringe oder eine Spirale aus Werkzeugspuren auf der Innenseite (der Werkzeugseite), ähnlich den Rillen einer Schallplatte.
Sanft geneigte Wände, die dünner sind als der flache Rand ringsum.
Innenecken, auf etwa den Radius der Werkzeugspitze gerundet, nie scharf.
Ein flacher Flansch oder eine besäumte Kante, wo das Blech gespannt war.

Im Vergleich mit

Stanzen und Tiefziehen4.2ein passendes Gesenk formt das ganze Teil in etwa einer Sekunde, doch das Gesenk ist teuer und langsam herzustellen.Drücken4.3ebenfalls ein Werkzeug, das ein Blech Stück für Stück drückt, aber das Blech dreht sich über einer Form, sodass Teile rund sein müssen.Hydroforming4.5Flüssigkeitsdruck presst das Blech gegen ein Gesenk; ISF braucht gar kein Gesenk.

Ansehen

Eurecat · Eine Forschungsmaschine, die ein flaches Blech Runde für Runde zu einer Schale formt

NotStockPhoto · Eine Führung und Vorführung einer speziellen digitalen Blechumformmaschine

Evology Manufacturing · Wie ein Lohnfertiger das Verfahren für echte Kundenteile nutzt

이찬환 · Die Zwei-Punkt-Variante, bei der das Blech über einer Teilstütze geformt wird

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Inkrementelle Blechumformung — Überblick über das Prinzip und seine Varianten; überwiegend Text
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Ein kleines rundes Werkzeug ersetzt das Gesenk: Die Form des Teils steckt in einem Programm, nicht in Stahl.
Das Blech wird Kontur für Kontur flach umgeformt, daher ist es langsam, aber sehr flexibel.
Die Wände werden dünner, je steiler sie werden; etwa 60–70° sind die praktische Grenze in einem Durchgang.