Blechbearbeitung

Definition

Bevor wir uns mit dem Begriff der Blechbearbeitung und Blechverarbeitung beschäftigen, muss zuvor der allgemeine Begriff des Fertigungsverfahren genauer analysiert werden. 

In der Fertigungstechnik versteht man unter dem Begriff Fertigungsverfahren all jene Herstellungstechniken, welche für die Herstellung von geometrisch festen Körpern, auch Werkstücke genannt, eingesetzt werden.

Mit verschiedenen Fertigungsverfahren kann sowohl die Größe und Form von Körpern als auch die Oberflächenstruktur verändert werden. Auch ist es machbar, die Stoffeigenschaften eines Materials mit bestimmten Fertigungstechniken zu ändern.

Wenn Körper ohne feste Form hergestellt werden, handelt es sich um den Bereich einer Verfahrenstechnik, welche grundsätzlich klar von einer Fertigungstechnik unterschieden werden muss.

Um aus geometrisch festen Werkstücken fertige Produkte zu errichten, müssen oftmals mehrere unterschiedliche Fertigungsverfahren miteinander kombiniert werden. Dies ist in der Regel auch bei den Fertigungsverfahren der Blechbearbeitung der Fall.

Was ist Blech?

Bei Blech handelt es sich grundsätzlich nicht um ein eigenständiges Material. Die Bezeichnung Blech wird vielmehr für die Metalle verwendet, die in Form gebracht werden.

In der Regel weist ein Blech eine rechteckige Form auf. Ein weiteres Merkmal ist, dass die Dickde des Blechs deutlich geringer ist als die Länge und Breite.

Stahl stellt hierbei ein klassisches Metall dar, welches zu Blech verarbeitet wird. Auch Kupfer, Aluminium, Gold sowie Messinglegierungen werden jedoch oft zu Blechen verarbeitet.

Wozu wird Blech verwendet?

In der Regel sind Bleche leicht, dünn, stabil und elastisch. Aufgrund dieser Charakteristika eignet sich Blech vor allem für jegliche Abdeckung. Auch ist Blech vielfältig formbar und lässt sich ohne Weiteres schweißen, biegen oder schneiden.

Aus Blech können folglich verschiedenste Formen hergestellt werden, weshalb es als Ausgangsmaterial für zahlreiche Produkte dient.

Was versteht man unter Blechbearbeitung?

Generell wird unter dem Begriff “Blechbearbeitung” eine Vielzahl von verschiedenen Fertigungsprozessen zusammengefasst. Grundsätzlich bezeichnet die Blechbearbeitung jegliche Vorgänge, die zur Herstellung von Produkten, Komponenten und Bauteilen aus Metall beitragen.

Neben dem Schweißen, Schneiden und Biegen zählt auch das Stanzen, Formen und Walzen zum Prozess der Blechbearbeitung hinzu.

Des Weiteren wird zur Blechbearbeitung oftmals auch die Blechumformung hinzugezählt, wobei zu dem Verfahren der Blechumformung verschiedene Unterkategorien hinzugehören:

• Kleben
• Schweißen
• Biegen
• Lochen
• Stahlbau
• Schlitzen
• Schichtformung
• Ziehen
• Biegestanzen
• Schneiden
• Laserbearbeitung

Im Rahmen der Blechbearbeitung können sowohl weiche als auch widerstandsfähige Bleche hergestellt werden. Die unterschiedlichen Merkmale werden dabei vorrangig durch differente Legierungen erreicht.

Es existieren zahlreiche Elemente, die bereits im flüssigen Zustand während der Metallbearbeitung beigemischt werden können und somit die Materialeigenschaften des hergestellten Bleches beeinflussen.

Zu diesen Elementen gehören unter anderem Silizium, Chrom, Nickel sowie Kupfer, Titan und Niob.

Zur Kategorisierung der unterschiedlichen Bleche existieren inzwischen verschiedene Normen, in denen auch die jeweiligen Materialien und deren charakteristische Eigenschaften untergeordnet werden. Zusätzlich dazu wurden auch Werkstoffnummern eingeführt, um eine übersichtliche Strukturierung der Bleche zu ermöglichen.

Fertigungsverfahren bei der Blechbearbeitung

In Bezug der Blechbearbeitung haben sich zahlreiche verschiedene Fertigungsverfahren herausgebildet. Im Folgenden werden Ihnen differente Verfahren der Metallbearbeitung dargestellt.

1. Umformen (Walzen, Biegen, Schmieden und Co.)

Laut der Norm DIN 8580 bildet das Fertigungsverfahren “Umformen” eine Hauptgruppe innerhalb der Metallverarbeitung. Bei diesem Fertigungsverfahren bleibt der Stoffzusammenhalt des Werkstoffes in der Regel erhalten. Allerdings wird im Zuge der Blechbearbeitung die bestehende Form des Werkstücks durch plastisches Verformen modifiziert. 

Ein exemplarisches Beispiel für das Umformen in der Metallverarbeitung ist das Walzen von Stahl. 

Allgemein gilt, dass eine plastische Formveränderung dann eintritt, wenn sich die Atome, welche auf den sogenannten Gleitebenen angesiedelt sind, durch äußere Krafteinwirkung zu verschieben beginnen.

Dabei werden die auftretenden Modifikationen der technologischen und physikalischen Eigenschaften des Stoffes unter dem Begriff “Verfestigung” zusammengefasst.

Im Allgemeinen ist der Widerstand zur Formveränderung von Metallen deutlich höher als bei einer Umformtemperatur. Es gilt, dass die plastische Umformung (z.B. von Stahl)  vor allem bei hohen Temperaturen gelingt. Zusätzlich ist zu beachten, dass hohe Temperaturen bei der Blechbearbeitung zur sofortigen Rekristallisation des Gefüges beitragen und es somit nicht zu einer Verfestigung kommt.

Differenzierung von Kalt- und Warmumformung

Im Allgemeinen wird in der Blechbearbeitung zwischen dem sogenannten Warm- und den Kaltumformen differenziert. Bei der Warmumformung handelt es sich folglich um ein Verfahren der Blechbearbeitung, bei dem bei hohen Walzguttemperaturen eine größere Verformbarkeit erreicht wird, wobei die auftretenden Kräfte generell geringer sind als bei den Kaltumformungen. Hierbei gilt jedoch zu beachten, dass bei Warmumformung schlechtere Maßtolerenzen sowie verzündete Oberflächen zu erwarten sind.

2. Trennen – Schneiden, Stanzen, et cetera

Bei dem Fertigungsverfahren “Trennen”, was laut DIN 8580 ebenfalls als Hauptgruppe unter den Fertigungsverfahren gilt, wird in der Regel die Form eines Werkstückes verändert, indem der Zusammenhalt örtlich aufgehoben bzw. vermindert wird. Somit gilt, dass die ursprüngliche Ausgangsform des Werkstückes auch in der Endform erhalten bleibt.

Das Fertigungsverfahren “Trennen” ist folglich eine Technik der Metallverarbeitung, zu der auch das Zerlegen von zusammengesetzten Körpern zugeordnet werden kann.

Dabei gilt, dass die Hauptgruppe “Trennen” insgesamt in sechs Untergruppen gegliedert wird. Diese lauten wie folgt:

• Abtragen
• Reinigen
• Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden
• Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden
• Zerlegen
• Zerteilen

Zu den zerteilenden Trennverfahren im Bereich der Blechbearbeitung gehören mitunter das Keilschneiden sowie das Hohnen.

Zu den spanenden Trennverfahren gehören wiederum  das Sägen, Feilen, Bohren, Fräsen, Drehen, Läppen, thermisches Trennen, Räumen und Hohnen.

Der eigentliche Vorgang des Trennens erfolgt hierbei an der sogenannten Wirkstelle, folglich die Stelle, an der Werkzeug oder Maschine auf das Werkstück einwirken. Hierbei sind in der Regel Relativbewegungen, wie Schnitt-, Vorschub- und Zustellbewegungen notwendig, welche von den Wirkpartner ausgeführt werden.

3. Fügen-Schweißen und Löten

Auch das Fügen stellt laut DIN 8580 eine der Hauptgruppen in der Fertigungstechnik der Blechbearbeitung dar. Im Rahmen des Prozess der Metallbearbeitung werden oftmals zwei oder mehr Werkstücke dauerhaft miteinander verbunden. Fachleute bezeichnen diesen Vorgang als Fügen.

Wichtig ist hierbei, dass die Körper im Zuge der Blechbearbeitung eine bestimmte geometrische Form annehmen. Hierfür wird in manchen Fällen ein “formloser Stoff” verwendet, wie zum Beispiel Klebstoff.

Ebenso wie die Hauptgruppe “Trennen” weist auch die Hauptgruppe “Fügen”  weitere unter gegliederte Verfahrensgruppen innerhalb der Metallbearbeitung auf. Hierbei handelt es sich mitunter um das Schweißen, Kleben, Löten sowie das Schrauben oder Nieten.

Um hierbei eine Verbindung zwischen einzelnen Werkstücken herzustellen, sind im Zuge der Blechbearbeitung oftmals auch weitere Bauteile notwendig, wie beispielsweise Schrauben, Stifte, Keilen oder Nieten.

4. Oberflächenbehandlung

Unter dem Fertigungstechnik  der “Oberflächenbehandlung” werden innerhalb der Blechbearbeitung jegliche Technologien zusammengefasst, die das Verändern der Oberflächeneigenschaften von Werkstücken ermöglichen.

Hierbei ist entscheidend, dass die primäre Funktion eines Werkstückes durch die Bearbeitung der Oberfläche um weitere Funktionen ergänzt wird. Das Prinzip der Funktionstrennung zwischen Oberfläche und Volumen eines Werkzeugs stellt dabei eines der grundlegenden Ziele dieser Fertigungstechnik der Blechbearbeitung dar.

Grundsätzlich gilt, dass das Volumen eines Werkstücks eine spezifische Funktion besitzt und demnach über bestimmte Charakteristika wie Festigkeit, Bearbeitbarkeit, Gewicht etc. verfügen. Sobald im Zuge der Blechbearbeitung ein Verfahren der Oberflächentechnik angewendet wird, kann das Werkstück so optimiert werden, dass ein spezifisches Anforderungsprofil erfüllt wird und das Werkstück folglich weitere Funktionen aufweist.

Hierbei es sich unter anderem um folgende Funktionen handeln:

• mechanischer Schutz (z.B. gegen Reibung und Verschleiß)
• Barrierefunktion und Korrosionsbeständigkeit
• optische Funktion (Dekoration, Absorption etc.)
• elektrische Funktion (Isolation, Leitfähigkeit)
• Funktionsintegration (Druckverfahren, Functional Printing etc.)

Um eine Oberflächenbehandlung in der Blechbearbeitung durchführen zu können, werden in der Regel verschiedene  unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Die Oberflächenbehandlungen in der Metallbearbeitung werden dabei oftmals verschiedenen Verfahrensklassen zugeteilt, die sich folgendermaßen gliedern lassen:

• Beschichten der Oberfläche (durch Lackierungen und Pulverbeschichten)
• Chemische Oberflächenbehandlung (Reinigen, Entfetten, Beizen)
• Abtragen der Oberfläche (beispielsweise durch Elektropolieren)
• Mechanische Oberflächenbehandlung (Polieren, Schleifen, Kugelstrahlen etc.)

So finden Sie für sich die richtige Verarbeitungsmethode

Wenn Sie vor der Frage stehen, welches Fertigungsverfahren für Ihre Anwendung am geeignetsten ist, empfehlen wir Ihnen Fachexperten zurate zu ziehen. Experten helfen Ihnen dabei, die und wirtschaftlichste Lösung zu finden.

Bei der Planung der idealsten Verarbeitungsmethode, sollten Sie folgende Faktoren mit berücksichtigen:

• Konstruktion des Bauteils
• Geforderte Stückzahl
• Geforderte Toleranzen
  etc.

In der modernen Blechbearbeitung lassen sich heutzutage selbst die komplexesten und größten Formen und Materialstärken umsetzen und entsprechend verarbeiten. So lassen sich unter anderem Werkzeuge, Fahrzeuge, Schmuck sowie Maschinenteile mit verschiedenen Methoden der Blechbearbeitung anfertigen lassen.

Bei weiteren Fragen bezüglich des Blechbearbeitungsverfahrens können Sie uns gerne kontaktieren. Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter und finden für Sie und Ihr Produkt die geeignete Fertigungslösung.