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Tiefziehen

Tiefziehen

Verfahren und Anwendungen

Das Tiefziehen wird für Bleche und verschiedene Kunststoffe verwendet. Das Verfahren ist für die industrielle Klein- und Großserienfertigung gleichermaßen geeignet. Viele Alltagsgegenstände bestehen aus Tiefziehteilen.

tiefziehen

Was ist Tiefziehen?

Das Tiefziehen ist ein häufig angewandtes Verfahren der Umformtechnik, das in der DIN 8584 geregelt ist. Beim Tiefziehverfahren handelt es sich um eine Zugdruckumformung, bei der meist ein oben offener metallischer Hohlkörper entsteht. Das Verfahren kann aber auch eingesetzt werden, um einen vorgeformten Hohlkörper zu einem Werkstück mit kleinerem Querschnitt zu formen. Zum Tiefziehen werden spezielle Tiefziehpressen eingesetzt.

Die verwendeten flachen Blechzuschnitte sind quadratisch oder rund. Im konventionellen Tiefziehverfahren mit starren Werkzeugen werden unlegierte Fein- und Feinstbleche, Aluminium, Edelstahl, Kupfer, Messing und Bronze verwendet. Tiefziehen ist sowohl bei kleinen als auch bei großen Losgrößen möglich. Das Herstellungsverfahren wird in verschiedenen Branchen wie der Automobil- und Verpackungsindustrie sowie in der Luftfahrt und im Modellbau eingesetzt. Zu den am häufigsten hergestellten Tiefziehteilen gehören Karosserieteile, Wasserhähne, Badewannen, Waschbecken und Kochtöpfe.

Was sind die Vor- und Nachteile des Tiefziehens?

Zugdruckumformung

  • ist auch für kleine Losgrößen und für die Einzelfertigung geeignet
  • ist flexibel in Bezug auf Materialstärke, Formen und Größen
  • hat kurze Reaktionszeiten
  • verursacht nur geringe Werkzeugkosten
  • ermöglicht die Verwendung verschiedener Materialien
  • ermöglicht effizientes Prototyping
  • ist kostengünstig

Tiefziehen

  • setzt umfangreiche Fach- und Materialkenntnisse voraus
  • erfordert die Anpassung der Produktionsmaschine an das Material
  • ist nicht für alle Präzisionsteile geeignet

Welche Auswirkungen hat das Tiefziehen auf das Werkstück?

Fertigungsbedingte Versetzungsbewegungen innerhalb des Kristallgitters verursachen Spannungen, die eine Kaltverfestigung des Werkstoffs auslösen. Während des Tiefziehvorgangs können verschiedene Fehler auftreten. Zu diesen Fehlern gehören:

  • Nichteinhaltung der Produktionsschritte
  • Fehleinschätzung der Werkstoffdehnung und Körnung
  • unzureichende Berücksichtigung der Materialbeschaffenheit

Die Qualitätssicherung erfolgt entweder fertigungsbegleitend oder indem das Umformwerkzeug vor dem Prozess mithilfe optischer 3D-Messsysteme geprüft wird. Sie messen jeden Punkt des Werkzeugs berührungslos und speichern das Ergebnis. Auf diese Weise kann der gesamte Prozess bei späteren Problemen rekonstruiert werden, ohne dass neu gemessen werden muss. Die Scans liefern vollflächige Darstellungen und erleichtern damit manuelle Korrekturen. Die Überwachung der Fertigung erfolgt durch robotergeführte Sensoren direkt an der Produktionsstraße.

Wie funktioniert das Tiefziehen von Blechen?

Das automatisch gesteuerte Tiefziehen von Blechen wird auf einer Formpresse durchgeführt, die sich aus einem oberen und einem unteren Werkzeug zusammensetzt. Die Formpresse besteht aus einer einsetzbaren Matrize (Ziehring, unten) und einem Prägestempel, der von einem Niederhalter (oben) umgeben ist. Dieser Niederhalter ist gerade so weit vom Rand der Matrize entfernt, dass der Prägestempel keine Falten oder Knicke verursacht. Damit der Blechzuschnitt reibungslos über den Rand der Matrize gleitet, sind Ziehring und Prägestempel an ihren Kanten abgerundet. Im mittleren Bereich des Ziehrings befindet sich das Negativ des späteren tiefgezogenen Werkstücks. Die Umformung des Blechs läuft folgendermaßen ab: Der Blechzuschnitt wird auf die Matrize gelegt, so dass er von den Blechhaltern fixiert wird. Der Niederhalter bewegt sich nach unten. Der Prägestempel wird dann mit Presskraft auf den Matrizensockel gedrückt. Der Prägestempel zieht das Blech mit sich. Nach dem Umformen fährt das obere Werkzeug nach oben, so dass das fertige Teil entnommen werden kann.

Technisch gesehen erfolgt die Umformung durch radiale Zugspannung und die daraus resultierenden tangentialen Druckspannungen. Die Zugspannung verhindert, dass sich das Blech verdickt. Bei der Bearbeitung runder Bleche verringern die Druckspannungen den Durchmesser im Randbereich. Wenn die gewünschte Ziehtiefe nicht in einem Durchgang erreicht werden kann, wird die Umformung in mehreren Stufen durchgeführt. Wird die Platte mit einem druckregulierten Wasserkissen tiefgezogen, ergeben sich höhere Ziehverhältnisse.

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