Blechbearbeitung
Blechbearbeitung als Teildisziplin der Metallbearbeitung
Hauptgruppen der Fertigungsverfahren
Urformen
Laut DIN8580 ist Urformen ein Fertigungsschritt, in dem aus formlosem Stoff (Gas, Flüssigkeit, Pulver, Granulat usw.) ein Erzeugnis mit einer festen geometrischen Form geschaffen wird. In Hinsicht auf die Weiterbearbeitung eines Erzeugnisses werden zwei Fertigungsansätze verfolgt.
- In dem ersten Ansatz unterscheidet sich die geometrische Form sowie die Abmessungen des durch Urformen hergestellten Erzeugnisses von dem Finalprodukt weitgehend nicht. So werden z.B. in einer Gießerei hergestellte Gussteile anschließend nur CNC-bearbeitet.
- Im Gegensatz dazu ändert sich die Geometrie und Abmessungen des durch Urformen hergestellten Erzeugnisses in dem zweiten Fertigungsansatz. Damit entsteht hier nicht ein Werkstück, welches weitgehend einem fertigen Bauteil entspricht, sondern ein Halbzeug. Als Halbzeuge werden beispielweise Profile, Rohre, Stangen oder Bleche bezeichnet. Sie werden in weiteren Fertigungsschritten wie Umformen, Trennen oder Beschichten zum fertigen Produkt bearbeitet.
Fertigungsverfahren Metallverarbeitung
Aufgrund der Vielfältigkeit der Einsatzbereiche und dem enormen Bedarf an Halbfabrikate und Fertigteile aus Blech in den letzten Jahren wird oft Blechbearbeitung als eine eigene Unterkategorie der Metallbearbeitung gesehen. Unter dem Begriff „Blechbearbeitung“ versteht man also nur die Fertigungsverfahren der Metallbearbeitung, die zur Bearbeitung vom Blech geeignet sind. In der Praxis lassen sich die beiden Bearbeitungskategorien nicht eindeutig voneinander unterscheiden, da viele Baugruppen ihre Einzelteile aus beiden Domänen enthalten. Darüber hinaus werden einige Fertigungsverfahren der Blechbearbeitung auch zur Verarbeitung von Nicht-Blech-Halbzeugen verwendet.
Umformen von Blechen
Kaltverformung
Abkanten
Biegen von Blechen
Trennen von Blechen
- Das mechanische Zerteilen wie z.B. Scherschneiden, Stanzen und Wasserstrahlschneiden sowie
- das thermische Trennen wie z.B. Plasma- und Laser- Schneiden.
Stanzen
Wasserschneiden
Plasma-Schneiden in der Blechverarbeitung
Blechbearbeitung - Trennen - Laserschneiden
Die mit Hilfe von Gasen oder Festkörper-Kristallen erzeugten Laserstrahlen werden auf einem kleinen Werkstoffoberflächenbereich beim Laserschneiden gebündelt. Aufgrund der hohen Energiedichte fokussiert auf einer kleinen Fläche wird der Werkstoff bis in große Tiefe aufgeschmolzen. Beim Laserschneiden entsteht eine sehr schmale Schnittfuge mit einer glatten und sauberen Kante. Dadurch ist oft die Nachbearbeitung nicht mehr erforderlich. Laserschneiden wird für diverse Blechsorten wie Aluminium- oder Edelstahlbleche verwendet.
Fügen
Hinsichtlich der physikalischen Wirkungsweisen unterscheidet man zwischen drei Fügemethoden:
- Stoffschlüssiges Fügen (Schweißen, Löten, Kleben, …)
- Formschlüssiges Fügen (Bolzen, Nieten, …) und
- Kraftschlüssiges Fügen (Schrauben, Klemmen, …)
Schweißen - Fügen von Blechen
Laut ISO 4063 unterscheidet man zwischen folgenden Schweißverfahren:
- Lichtbogenschweißen (Schutzgasschweißen: WIG, MIG und MAG, Plasmaschweißen, …)
- Gasschmelzschweißen
- Pressschweißen
- Widerstandsschweißen
- Strahlschweißen (Laserstrahlschweißen, …) und
- Andere Schweißverfahren
Schutzgasschweißen
MIG-Schweißen
WIG-Schweißen
Beschichten
Beschichten ist das Erzeugen einer dekorativen oder schützenden Schicht auf der Oberfläche eines Erzeugnisses nach seiner Fertigstellung. Dadurch werden Oberflächeneigenschaften wie Verschleiß- oder Korrosionsbeständigkeit verbessert. Um eine robuste und langlebige Beschichtung zu erzielen, wird die Oberfläche vom Schmutz, Fett und Wasser gereinigt werden. Im nächsten Schritt erfolgt die Vorbehandlung der Oberfläche. Dabei wird ein Haftgrund und Schutz gegen Unterrosten der Lackschicht erzeugt. Als Oberflächenvorbehandlung von Stahlblechen wird Phosphatieren und von Aluminiumblechen Chromatieren verwendet.
Pulverbeschichtung
Erst nach der Reinigung und Vorbehandlung kann die dem Verwendungszweck geeignete Lackschicht meistens durch Spritzen aufgetragen werden. Wobei unterscheidet man zwischen Druckluftspritzen (Druckluft von 2 bis 6 bar) und Hochdruckspritzen (ohne Luftdruck, Lack bis auf 250 bar verdichtet).
Alternativ zum Nasslackieren wird häufig elektrostatisches Pulverbeschichten verwendet. Bei diesem Beschichtungsverfahren werden körnige Partikel des Pulverlacks auf ein elektrisch leitfähiges Werkstoff aufgetragen. Anschließend schmelz die aufgetragene Pulverschicht bei Temperaturen zwischen 140 und 200°C in einem Einbrennoffen und härtet aus. Mit der Pulverbeschichtung lassen sich gut haftenden Schichtdicken zwischen 60 und 120 µm erreichen.
Metall- und Blechbearbeitung haben eine lange Tradition
Über Jahrzehnte hinweg haben sich die Verfahren, die für die Blechbearbeitung heute infrage kommen, verändert und weiterentwickelt. Mehr denn je prägt sie mittlerweile ein innovativer Charakter. Tatsächlich blickt die Metall- und Blechbearbeitung aber auf eine lange Historie zurück. Schon vor mehr als 80.000 Jahren wurden die ersten, von Menschenhand hergestellten Bleche bearbeitet. Wie Archäologen in umfangreichen Untersuchungen herausfanden, bestanden die Bleche wohl aus Gold. Anders als heute, wo es Bleche in beinahe allen Abmessungen gibt, waren die ersten Ausführungen dieser Art wohl noch sehr klein. Bei ihnen handelte es sich nur um sehr kleine Bleche, die genutzt wurden, um Schmuckstücke anzufertigen.
Blechbearbeitung in Europa
In Europa setzte sich die Blechbearbeitung erst im Hoch- und Spätmittelalter durch. Damals waren bearbeitete Bleche gefragt, da sie als eine der Grundlagen von Ritterrüstungen galten. Für die erste Blechbearbeitung setzte man auf Hämmer, Walzen wurden stattdessen kaum verwendet. Die Bleche wurden mit dem Hammer so lange bearbeitet, bis sie schließlich die gewünschte Stärke hatten. Diese Form der Blechbearbeitung war im Vergleich zu den heutigen Verfahren nicht nur zeit-, sondern auch sehr arbeitsintensiv. Darüber hinaus brauchten die Handwerker sehr viel Übung und Erfahrung, um das Ausgangsmaterial in Form zu bringen. Im Mittelalter mussten für die Bearbeitung der Bleche meist mehrere Tage eingeplant werden.
Industrielle Revolution brachte maßgebliche Veränderung
Entscheidende Veränderungen brachte die Industrielle Revolution schließlich mit. Mit ihr entstanden die ersten Maschinen, die für die Blechbearbeitung genutzt werden konnten. Damit wurde vor allem der Zeitaufwand erheblich minimiert. Der geringere Zeitaufwand sorgte aber auch wiederum dafür, dass der Preis für die Blechbearbeitung sank und deutlich mehr Auswahlmöglichkeiten bei Größe, Ebenheit und Stärke zur Verfügung standen.