Formgetreu:Der Wert des Metallspinnens und Hydroformens

Sind Ihre Stückzahlen zu gering für ein Umformwerkzeug? Sie benötigen nur einen Prototypen? Hier sind zwei Alternativen zum Stanzen und Tiefziehstanzen, die Beachtung verdienen:Metalldrücken und Hydroformen.

Teile in Form von Zylindern, Rührschüsseln und Raketenspitzen sind einfach herzustellen, aber die Herstellung großer Mengen von ihnen erfordert normalerweise die Investition in ein Formwerkzeug. Dies kann bei einem Projekt, für das möglicherweise nur eine Handvoll Teile erforderlich sind, erhebliche Kosten verursachen – und die Lieferzeit um Wochen oder Monate verlängern.

Die gute Nachricht ist, dass es Optionen gibt:Hydroforming und Metalldrücken sind ausgereifte, vorhersehbare Bearbeitungsprozesse, obwohl sie im Allgemeinen nicht gut verstanden werden.

Beide Metallbearbeitungsansätze sind in der Lage, bei Arbeiten mit geringerem Volumen zu konkurrieren, die andernfalls dedizierte Werkzeuge erfordern würden, und Teile zu liefern, die ansonsten möglicherweise unpraktisch herzustellen wären. Hier ist, was Sie über Metalldrücken und Hydroformen wissen müssen.

Was ist Metalldrücken in der Fertigung?

Für diejenigen Maschinisten, die Teile zitieren, die Schüsseln und Zylindern ähneln, und sich fragen, wie diese Teile hergestellt werden, ist dies das Richtige für Sie. Beim Metalldrücken werden Metallbleche vorsichtig über einen Dorn gepresst, der auf die gleiche Form und Größe wie das Innere des gewünschten Werkstücks bearbeitet wurde.

Es ist normalerweise ein „kalter“ Prozess, der hilft, in enge Bereiche und um Ecken zu fließen oder wo Kaltverfestigung ein Problem darstellt. Beachten Sie:Eine Lötlampe kann verwendet werden, um das Metall formbarer zu machen.

Jedes duktile Metall ist für das Metalldrücken geeignet, einschließlich Aluminium, Kupfer, Messing, Kohlenstoff- und rostfreie Stähle und Superlegierungen wie Titan und Inconel.

Wenn Sie beispielsweise eine Edelstahlglocke herstellen möchten, montieren Sie zunächst einen glockenförmigen Dorn auf eine Drehmaschinenspindel. Der Dorn kann aus Holz, Hartplastik oder Metall für Arbeiten mit höherem Volumen bestehen.

Eine Scheibe, die etwas größer als die maximale Länge der Außenfläche der Glocke ist, wird benötigt und ist ziemlich dünn – ungefähr 1/8 Zoll, aber es hängt von der Größe der Glocke ab. Einige Fachgeschäfte empfehlen, dass Materialien bis zu 1 Zoll oder dicker gesponnen werden können.

Sehen Sie Metalldrücken in Aktion. Quelle:Gute Maschine

Die Scheibe wird dann am Ende des Dorns positioniert und mit einem rotierenden Druckstück, ähnlich einer auf einem Reitstock montierten mitlaufenden Körnerspitze, dagegen gedrückt. Sobald die Drehspindel in Eingriff ist, wird ein Werkzeug, das passenderweise als „Löffel“ bezeichnet wird, verwendet, um Druck auszuüben und das Metall allmählich in die gewünschte Form zu bringen.

Es ist oft ein manueller Prozess. Handwerker drehen Metallteile, seit es Drehbänke und Kraftmaschinen gibt. Es sind jedoch auch CNC-Drehmaschinen erhältlich, die eine höhere Genauigkeit und Produktivität bieten. In diesem Fall würde ein Werkzeug vom Walzentyp verwendet werden.

Es gibt sehr wenig Abfall beim Metalldrücken.

Im Glockenbeispiel wäre der einzige Abfall ein schmaler Ring um den Glockenboden, der nach dem Formen weggeschnitten wird. Gleichmäßige Wandstärken mit Genauigkeiten von +/- 0,015 Zoll sind mit CNC möglich, ebenso wie Hochglanzoberflächen, vorausgesetzt, ein Polierlöffel- oder Walzenwerkzeug wird verwendet. Wenn nicht, sind möglicherweise einige Werkzeugspuren sichtbar.

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Was ist Hydroforming in der Fertigung?

Hydroforming hat einige Ähnlichkeiten mit dem Metalldrücken, aber der Verdrängungsmechanismus ist ganz anders. Als Ausgangspunkt wird beispielsweise ein Rohling verwendet, der etwas größer ist als das fertige Werkstück.

Es muss nicht rund sein – durch Innenhochdruckumformen lassen sich Vielecke und unregelmäßig geformte Werkstücke herstellen, sofern die Ecken abgerundet sind. Ähnlich wie beim Metalldrücken kann eine Vielzahl duktiler Metalle geformt werden. Hydroforming begünstigt jedoch dünnere Materialien und komplexere Teilegeometrien.

Es ist ein Dorn beteiligt, aber er dreht sich nicht und es ist kein Löffel oder Rollenwerkzeug erforderlich. Stattdessen wird der Dorn auf das Bett einer Maschine gelegt, die wie jede andere Umformpresse aussieht. Stellen Sie sich den Dorn in diesem Fall als männlichen Stempel vor.

Achtung:Sie können mehrere Dorne gleichzeitig verwenden, auch solche mit unterschiedlichen Formen. Der Unterschied ist das Vorhandensein einer elastomeren Blase, die wie eine Matrize wirkt.

Sehen Sie Hydroforming in Aktion. Quelle:Jones Metal Products

Hydroforming-Techniken:Fluid Cell Forming

Es gibt verschiedene Hydroformtechniken, einschließlich Flüssigkeitszellen-Hydroforming, Rohr-Hydroforming, Tiefzieh-Hydroforming und andere. Alle sind auf hydraulischen Druck angewiesen, aber einige erlauben die Verwendung von weiblichen Dornen, wie sie es beim Metalldrücken tun. Andere Typen verwenden einen Mechanismus, um die Materialkanten zu greifen, um Faltenbildung zu vermeiden, und einige bewegen eher den Dorn als die Blase.

Um das Hydroforming in Aktion zu veranschaulichen, schauen wir uns das Fluid Cell Hydroforming an.

Sobald der Werkstückrohling über den Dornen positioniert wurde, fällt der Stößel an seinen Platz, umschließt den Arbeitsraum, und Tausende von Pfund hydraulischer Druck werden aufgebracht. Dies drückt die Blase gegen das Material und formt sich zu den männlichen Formen unten.

Stellen Sie sich das wie einen Tiefziehprozess vor. Es mag eine zu starke Vereinfachung sein, aber es ist ein komplexer Prozess – und er kann abhängig von der verwendeten Hydroforming-Technik viel mehr Schritte umfassen.

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Was sind die Vorteile des Metalldrückens und Hydroformens?

Metalldrücken und Hydroformen sind hervorragende Alternativen zum herkömmlichen Tiefziehen, da die Werkzeuginvestition einen geringeren Anteil als bei herkömmlichen Umformprozessen ausmacht. Außerdem werden die Rüstzeiten verkürzt und die Flexibilität erhöht.

Diese Technologien können auch in Szenarien mit höheren Stückzahlen wettbewerbsfähig sein – insbesondere beim Hydroforming. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie für eine Reihe komplexer Komponenten auf Produktionsebene verwendet.

Welche Nachteile oder Vorteile finden Sie beim Tiefziehstanzen? Haben Sie das Spinnen oder Hydroformen evaluiert? Tauschen Sie sich im Metallbearbeitungsforum mit Ihren Kollegen aus. [Registrierung erforderlich]