Grundlagenwissen Was ist Tiefziehen? Das Verfahren einfach erklärt

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Tiefziehen ist ein Verfahren in der Blechumformung. Hierbei wird ein flacher Blechzuschnitt in einen einseitig offenen Hohlkörper umgeformt.

Was versteht man unter dieser Technik?

Das Tiefziehen ist eine Zugdruckumformung. Dabei wird ein flaches Blech in eine dreidimensionale Form gezogen. Dafür werden wird die mechanische Wirkung eines Stempels genutzt.

Warum ist Tiefziehen Zug-Druck-Umformen?

Es wird als Zug-Druck-Umformverfahren bezeichnet, weil es sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte nutzt. Die Zugkräfte wirken beim Radialziehen des Blechs. Die Druckkräfte kommen durch den Stempel zustande.

Im Gegensatz zu anderen Ziehverfahren kann die Tiefe des Bauteils größer sein als sein Durchmesser. Dabei verändert sich die Blechdicke kaum. So können nahtlose, komplexe Teile hergestellt werden.

Wie funktioniert das Tiefziehen?

Fünf Schritte:

Zuschnitt: Ein flaches Metallblech wird zugeschnitten.

Erwärmen: Das Blech wird erhitzt, um es weich und formbar zu machen.

Stempel und Matrize: Ein Stempel drückt das Blech in eine Matrize, wodurch es die gewünschte Form annimmt.

Radiales Ziehen: Der Stempel zieht das Blech radial in die Form.

Entformen: Das Bauteil wird aus der Matrize entfernt. Sobald er abgekühlt ist, kann es weiter bearbeitet werden.

Welche Materialien kann man bearbeiten?

Es können verschiedenen metallische Werkstoffe tiefgezogen werden.

• Stahl

• Edelstahl

• Aluminium

• Kupfer

• Titan

• Messing

Expertenwissen zur Blechumformung gibt es in diesem Fachbuch.

Welche typischen Teile werden hergestellt?

Ein alltägliches Beispiel für ein tiefgezogenes Bauteil ist eine Dose aus Aluminium.

Beispiele für Anwendungen aus anderen Branchen sind:

• Autoindustrie: Tiefziehen spielt eine zentrale Rolle bei der Produktion von Komponenten. Zum Beispiel Kraftstofftanks, Schalldämpfern und Kotflügeln.

• Utensilien für die Küche und Haushaltsgeräte: Viele Küchengeräte werden dank dieser Technologie ästhetisch und funktional verbessert. Zum Beispiel Edelstahlspülen.

• Elektronik und Telekommunikation: Gehäuse für elektronische Geräte werden oft tiefgezogen.

• Luft- und Raumfahrt: Hier kommt das Verfahren bei der Herstellung von Komponenten zum Einsatz.

Welche Fehler können beim Tiefziehen auftreten?

Es können verschiedene Fehler auftreten, die die Qualität des Bauteils beeinträchtigen.

Einige häufige Fehler sind:

Faltenbildung:: Wenn das Material nicht gleichmäßig gedehnt wird, können Falten entstehen. Diese können die Oberfläche des Werkstücks beschädigen. Durch Falten würde zum Beispiel das Lackieren erschwert werden.

Risse: Risse können auftreten, wenn das Material überdehnt wird oder wenn es nicht ausreichend erwärmt wurde.

Beulen: Beulen können entstehen, wenn das Material nicht gleichmäßig gedehnt wird. Oder wenn der Druck während des Tiefziehvorgangs nicht richtig kontrolliert wird.

Überdehnung: Wenn das Material zu stark gedehnt wird, kann es zu einer Überdehnung kommen. Diese kann zu strukturellen Schwächen im Werkstück führen.

Kratzer und Dellen: Unsachgemäße Handhabung des Materials oder der Werkzeugen kann zu Kratzern und Dellen führen. Diese können die Oberfläche des Werkstücks beschädigen.

Es ist wichtig, die richtigen Parameter wie Temperatur, Zugkraft und Druck während des Tiefziehvorgangs zu kontrollieren. Nur so können diese Fehler vermieden werden. Und nur so erhält man ein qualitativ hochwertiges Endprodukt.

Maschinen und Verfahren

Für tiefgezogene Bauteile aus Metall gibt es verschiedene Maschinen und Verfahren.

Die Maschinen können hydraulische Tiefziehpressen, mechanische Tiefziehpressen und Servo-Tiefziehpressen sein.

Und hier sind einige mögliche Verfahren:

• Konventionelles Tiefziehen mit zwei Zylindern: Dabei wird ein Rundling oder eine Platte über einen Stempel durch eine Matrize gezogen.

• Stülpziehen: Hier ersetzt ein weiterer Zylinder die konventionelle Technik.

• Formwerkzeuge: Beim Tiefziehen fährt ein Stempel linear in eine Form ein. So wird das eingespannte Metall in die gewünschte Form gebracht.

• Druckregulierte Wasserkissen: Diese speziellen Werkzeuge ersetzen die Matrize und ermöglichen präzise Umformungen. Dazu im nächsten Absatz mehr.

Eine Ziehrandüberwachung verbessert beim Tiefziehen die Bauteilqualität.

Eine Variante

Ein druckreguliertes Wasserkissen kann bei einem alternativen Verfahren des Tiefziehens zum Einsatz kommen. Hierbei ersetzt das druckreguliertes Wasserkissen die Matrize.

Bei diesem alternativen Verfahren presst der absinkende Stempel des Werkzeugoberteils die Blechplatine an das Wasserkissen. Dann zieht er sie beim Eintauchen mit sich. Schließlich bringt er so exakt die gewünschte Geometrie auf das Ziehteil auf.

In diesem Kontext ermöglichen höhere Ziehverhältnisse eine effizientere Umformung. Der Hintergrund: Durch die verteilte Pressung des Blechs an den Stempel durch das druckreguliertes Wasserkissen verschiebt sich der kritische Ziehbereich. Er verschiebt sich vom Werkstückboden zum Ziehradius.

Das heißt: Wenn das Blech durch das druckregulierte Wasserkissen gleichmäßig an den Stempel gedrückt wird, ändert sich ein wichtiger Bereich. Nämlich der Bereich, in dem das Blech am meisten gedehnt wird. Und zwar vom Boden des Werkstücks zum Rand des Ziehens.

Dadurch können größere Ziehverhältnisse als beim klassischen Ziehverfahren erreicht werden.

Übrigens: Auch Kunststoffe können durch Tiefziehen bearbeitet werden. Hier wird die Technologie des Thermoformens angewandt.

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