Blech biegen
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Blech biegen – mehr als nur ein einfacher Arbeitsschritt
Blechbiegen ist ein wichtiger und aufgrund seiner Vielseitigkeit sehr flexibler Prozess der Metallverarbeitung. Durch gezielte äußere Krafteinwirkung bringt man dabei ein flaches Blech in die gewünschte Form. Dabei kommt es zu einer plastischen Verformung des Materials. Das Blech behält dadurch die neue Form bei. Gängige Biegeverfahren sind freies Biegen, Gesenkbiegen sowie Abkanten. Abhängig von der gewünschten Form, dem Material und der Stückzahl erfolgt die Auswahl des Verfahrens.
Nachfolgende Aspekte machen Blechbiegen so herausfordernd:
- Materialeigenschaften: Zugfestigkeit, Streckgrenze und Duktilität sind Materialeigenschaften, welche die Biegefähigkeit eines Blechs maßgeblich beeinflussen.
- Walzrichtung: Die Walzrichtung eines Bleches ist wesentlich und muss berücksichtigt werden, um Risse zu vermeiden. Dazu wird das Blech möglichst quer zur Walzrichtung gebogen.
- Rückfederung: Bleche neigen zum Zurückfedern, nachdem sie gebogen wurden. Es ist erforderlich, dies bei der technischen Umsetzung des Biegevorgangs einzuplanen.
- Biegeradius und Biegewinkel: Der Einfluss dieser beiden Parameter auf die Form und die Stabilität des Bauteils ist entscheidend.
Übliche Maschinen und Werkzeuge für das Blechbiegen sind beispielsweise Abkantpressen, Biegemaschinen und Handwerkzeuge. Das Blechbiegen ist ein vielseitiger, aber auch komplexer Prozess. Für qualitativ hochwertige Biegeergebnisse sind Fachkenntnisse und viel Erfahrung erforderlich.
Biegetechniken in der Übersicht
Luftbiegen
Das Biegens des Blechs erfolgt zwischen einer Matrize und einem Stempel. Der Abstand zwischen Stempel und Matrize bestimmt dabei den Biegewinkel. Das Verfahren ist auch unter dem Begriff partielles Biegen oder Luftbiegen bekannt, da der Stempel das Werkstück in die Matrize drückt, ohne es dabei an die Gesenkwände zu pressen. Während der Stempel nach unten fährt, biegen sich die Schenkel des Werkstückes nach oben, was einen Winkel entsteht lässt. Der Winkel wird umso spitzer, je tiefer der Stempel das Werkstück in die Matrize drückt. Zwischen dem Stempel und der Matrize verbleibt ein Freiraum. Um einen bestimmten Winkel zu biegen, berechnet die Maschinensteuerung den Biegeweg sowie die zugehörige Presskraft. Sowohl die Werkzeugart als auch die Material- und Produkteigenschaften wie die Länge und der Winkel gehen in die Berechnung ein.
- Vorteile: Flexibel im Einsatz, da mit demselben Werkzeugsatz verschiedene Winkel erzeugt werden können.
- Nachteile: Verglichen mit dem Gesenkbiegen weist das Verfahren eine geringere Genauigkeit auf.
Gesenkbiegen
Das Gesenkbiegen – auch als Prägen oder Abkanten bezeichnet – ist ein Verfahren, bei dem das Blech in eine Matrize gedrückt wird. Dadurch entsteht ein präziser Biegewinkel. In einem ersten Schritt wird der Biegestempel auf das Werkstück gesetzt. Nun wird der Stempel so lange heruntergedrückt bis die Schenkel des Werkstücks die Matrize berühren. Im zweiten Schritt erfolgt das Nachdrücken. Damit wird das Werkstück an die Form des Werkzeugs angepasst und es verbleibt kein Freiraum zwischen Matrize, Werkstück und Stempel. Dieser als Formschluss bezeichnete Vorgang erfordert, dass die Maschinensteuerung in dieser Prozessphase die Presskraft kontinuierlich erhöht. Der hohe Druck bewirkt, dass sich der Winkel des Werkstücks stabilisiert. Die Rückfederung lässt sich damit fast vollständig beseitigen.
- Vorteile sind die hervorragende Genauigkeit und hohe Wiederholgenauigkeit.
- Nachteile: Die Flexibilität des Verfahrens ist begrenzt, da jeder Winkel einen spezifischen Werkzeugsatz benötigt.
Häufig erfolgt das Biegen in einem V-förmigen bzw. U-förmigen Gesenk.
Rundbiegen
In der Regel erfolgt Rundbiegen mit Maschinen, die mit vier Walzen ausgestattet sind. Für ein gleichmäßiges Ergebnis des Biegevorgangs sind die Positionen der einzelnen Walzen untereinander entscheidend. Meist befinden sich bei einer Rundbiegemaschine an der Seite zwei in fixer Höhe installierte Walzen. Zwischen diesen seitlichen Walzen sind zwei weitere senkrecht zueinander angebrachte Walzen platziert. Diese sind in ihrer Höhe veränderbar. Alternative Bauformen verwenden seitliche, in der Höhe veränderbare Walzen und mittig in ihrer Position fixierte Walzen. In der Ausgangsposition befinden sich meist die drei unteren Walzen auf gleicher Höhe. Das Blech wird durch einen schmalen Spalt geleitet, der durch die zwei mittleren Walzen gebildet wird. Durch diesen wird das Blech geleitet. Die CNC-gesteuerte Maschine wird mit Materialart, Blechdicke und Biegeradius parametriert. Dadurch stellt sich die CNC-Maschine so auf den Biegevorgang ein, dass die mittleren Walzen relativ zu den Seitenwalzen nach unten justiert werden. Je kleiner der gewünschte Biegeradius ist, desto tiefer werden die mittleren Walzen eingestellt.
- Vorteile: Neben der hohen Flexibilität bei der Gestaltung von Bauteilen, ist das Verfahren auch für verschiedene Metalle wie Stahl, Aluminium und Kupfer geeignet. Der Biegevorgang erhöht in der Regel die Festigkeit des Werkstücks. Dies ist wesentlich, um beispielsweise die strukturelle Integrität von Bauteilen zu erhöhen. Rundbiegen ist besonders bei hohen Stückzahlen wirtschaftlich.
- Nachteile: Das Biegen kann die Materialeigenschaften verändern, insbesondere bei dünnen Blechen. Bei Materialien mit geringer Duktilität besteht das Risiko von Verformungen oder Rissen
Rundbiegen kommt für die Herstellung von Rohren sowie zylindrischen oder konischen Teilen zur Anwendung.
Falzen und Zudrücken
Häufig werden Blechkanten ganz umgebogen, um das Bauteil stabiler zu machen bzw. um einen Kantenschutz zu erzeugen. Bei einem Falz liegen die Biegeschenkel parallel zueinander, außerdem verbleibt zwischen den Biegeschenkeln ein Spalt. Falze sind auch erforderlich, um darin ein Bauteil in ein anderes einzuhängen. Das Verfahren funktioniert so, dass zuerst ein Winkel von circa 30° vorgebogen wird. Im zweiten Schritt wird das Werkstück erneut eingelegt und der Winkel zugedrückt.
- Vorteile: Falze verbessern sowohl die Festigkeit als auch die Steifigkeit des Bauteils. Ein Falz ist dabei eine ausgeführte dauerhafte Verbindung. Schrauben, Nieten oder sonstige zusätzliche Verbindungselemente werden nicht benötigt. Scharfe Kanten lassen sich durch einen Falz vermeiden, damit sinkt das Verletzungsrisiko.
- Nachteile: Bei komplexen Formen ist Falzen oft zeitaufwendig. Es braucht viel Erfahrung und Fachkenntnisse für gute Falzergebnisse. Die erzielbare Falzqualität kann abhängig vom bearbeiteten Material unterschiedlich sein.
Schwenkbiegen
Für das Schwenkbiegen kommen Maschinen mit integrierter Kantschwinge zum Einsatz. Die sogenannte Kantschwinge ist aus einem C-Profil geformt. Darauf werden das untere und obere Biegewerkzeug montiert. Das C-Profil bewegt sich beim Biegevorgang, indem es kleine ellipsenförmige Bewegungen – das Schwenken – ausführt. Die Maschinen für das Schwenkbiegen arbeiten voll- oder halbautomatisch, sind schnell sowie flexibel und insbesondere bei niedrigeren Stückzahlen effizient. Das Verfahren ermöglicht unterschiedliche Radiengrößen an einem Bauteil mit demselben Werkzeug zu biegen.
- Vorteile: Präzision und Qualität sind hoch, da das Werkstück während des Biegens fixiert bleibt. Es kommt zu keiner Verformung von Bohrungen, Gewinden bzw. Aussparungen. Zudem lassen sich sehr kurze Schenkel biegen.
- Nachteile: Die bearbeitbare Materialstärke und -länge ist begrenzt. Für das Biegen dickerer oder längerer Bleche kommt in der Regel Gesenkbiegen zum Einsatz. Da für das Schwenkbiegen längere Bearbeitungszeiten erforderlich sein können, kommt es meist bei kleinen und mittleren Losgrößen zur Verwendung.
Handbiegen und Abkantbank
Dünne Bleche und einfache Biegungen lassen sich manuell mit Handwerkzeugen wie Hämmern, Biegezangen und Biegeklötze herstellen. Präzise Biegungen mit definierten Winkeln lassen sich mit einer Abkantbank erzeugen.
- Vorteile: Die Anschaffung ist kostengünstig. Die Technik ist überaus flexibel und ideal für Einzelstücke, Prototypen und kleine Serien geeignet. Die Werkzeuge sind transportabel und kommen ohne Stromanschluss aus.
- Nachteile: Handbiegen hat Grenzen in der Genauigkeit. Für dickere Bleche ist viel Kraft erforderlich. Die Wiederholgenauigkeit ist ebenfalls begrenzt.
Warum DeSta GmbH & Co KG ?
DeSta::Microcut steht für innovative Ideen, Kreativität in der Problemlösung, gleichbleibende Qualität und langjährige Erfahrung im Laserfeinschneiden. Der moderne Maschinenpark und die hochqualifizierten Mitarbeitenden von DeSta::Microcut stellen sicher, dass die individuellen Bauteile der Kunden mit höchster Sorgfalt und Präzision gefertigt werden.
Von komplexen Formen bis hin zu feinen Details ist nahezu jede Anforderung realisierbar. Zudem fertigt das Unternehmen ab einer Losgröße von einem Stück bis hin zu Klein- und Mittelserien.
So funktioniert das Blechbiegen
Risse und Ungenauigkeiten beim Biegen von Blech vermeiden
Damit beim Blechbiegen keine Risse oder Ungenauigkeiten auftreten, muss eine sorgfältige Materialauswahl erfolgen und sichergestellt sein, dass geeignete Werkzeuge verwendet werden. Außerdem müssen die richtigen Prozessparameter eingehalten werden. Schon in der Entwicklung ist eine durchdachte Konstruktion des Bauteils entscheidend.
- Materialauswahl: Weist das Material eine geringe Dehnbarkeit auf, neigt es eher zu Rissen. Die Umformbarkeit wird durch die Walzrichtung des Blechs, der Biegeradius durch die Materialdicke beeinflusst. Der Mindestbiegeradius des Blechs sollte nicht unterschritten werden. Da ein zu kleiner Biegespalt eine Rissbildung bewirken kann, muss das Werkzeug sich in einwandfreiem Zustand befinden.
- Prozessparameter: Ist die Biegegeschwindigkeit zu hoch, können ungleichmäßige Verformung und Risse die Folge sein. Ist die Biegekraft zu hoch, ist die Überdehnung des Materials möglich.
- Konstruktive Maßnahmen: Kerben bzw. Schnitte tragen zur Entlastung an den Biegelinienenden bei und sind in der Lage, Risse zu verhindern. Scharfe Ecken führen möglicherweise zu Spannungsspitzen, daher sind abgerundete Ecken empfehlenswert. Bei der Konstruktion sollte immer die Walzrichtung des Blechs Berücksichtigung finden.
Geeignete Materialien für das Blechbiegen
Diese Metalle sind für das Blechbiegen gut geeignet:
- Stahl
- Vorteile: Festigkeit und Haltbarkeit sind gut, zudem sind diverse Legierungen verfügbar und der Werkstoff ist kostengünstig.
- Nachteile: Für das Biegen ist ein hoher Krafteinsatz erforderlich. Bis auf Edelstahl besteht bei anderen Stählen Korrosionsgefahr.
- Aluminium
- Vorteile: Das Metall ist leicht und dennoch fest. Es weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und ist leicht zu bearbeiten.
- Nachteile: Keine so hohe Festigkeit wie Stahl. Das Material kann bei zu starkem Biegen reißen.
- Kupfer
- Vorteile: Die Formbarkeit und Duktilität sind hoch. Die Korrosionsbeständigkeit ist gut.
- Nachteile: Im Vergleich zu Stahl oder Aluminium weicher und in der Regel teurer.
- Messing
- Vorteile: Festigkeit und Duktilität sind ebenso wie die Korrosionsbeständigkeit gut.
- Nachteile: Meist teurer als Stahl oder Aluminium.
Ist Blech biegen nachhaltig?
Der Aspekt der Nachhaltigkeit ist je nach Einsatzzweck unterschiedlich, da die Maschinen einen hohen Energieeinsatz für den Biegevorgang erfordern. Jedoch entstehen bei der Umformung weder schädliche Dämpfe noch Gase. Die Lebensdauer des Werkstückes ist lange, wenn die Bearbeitung präzise erfolgt und die richtige Werkstoffwahl getroffen wurde. Beim Werkstoff handelt es sich meist um ein homogenes und reines Material. Daher ist seine Rezyklierbarkeit gut.
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