Tiefziehen: Materialien, Anwendungen & Design-Einblicke

Tiefziehprägung

Tiefziehen ist neben Hydroforming und Metalldrücken eines der gängigen mechanischen Verfahren zur Herstellung von Hohlformen aus Metall. Dabei wird ein Blechzuschnitt mithilfe einer Presse in eine Matrize gezogen, um ein nahtloses, dreidimensionales Hohlteil zu erzeugen. Beispiele hierfür sind Dosen, Becher und Benzintanks. Das Tiefziehstanzen zeichnet sich gegenüber anderen Verfahren durch seine Kosteneffizienz bei hohen Produktionsvolumina aus. Das Tiefziehstanzverfahren bietet eine optimale Kombination aus Automatisierung, Geschwindigkeit, Wiederholgenauigkeit und Materialausnutzung. 

Maschinenbediener können verschiedene Arbeitsschritte kombinieren, zum Beispiel das Trimmen und Stanzen, um Endprodukte herzustellen. Lesen Sie weiter, um mehr über die grundlegenden Aspekte des Tiefziehverfahrens zu erfahren, einschließlich der Prozessschritte, Vorteile und Grenzen, anwendbarer Werkstoffe und des Vergleichs mit verwandten Technologien. 

Was ist Tiefziehprägen?

Tiefziehen ist ein gängiges Umformverfahren, bei dem flaches Blech mithilfe eines Stempels in relativ hohle, dreidimensionale Bauteile umgewandelt wird. Im Gegensatz zum herkömmlichen Stanzen weist das resultierende Bauteil eine deutlich größere Tiefe auf, die wesentlich größer ist als der Blechdurchmesser. 

Was Tiefziehstanzen bedeutet

Das kubische oder zylindrische Bauteil wird in einem oder mehreren Arbeitsgängen gefertigt, die üblicherweise in Phasen mit zunehmender Tiefe erfolgen. ProleanTechs Kompetenz in Blechstanzdienste Umfasst eine breite Palette an Designs und Materialien. 

Zunehmende Tiefe 

Das Tiefziehverfahren wird von vielen aufgrund des geringen Materialverbrauchs und der wiederholbaren Qualität bevorzugt, was sich in Branchen wie der Automobil- und Elektronikindustrie zeigt. 

Die Schritte des Tiefzieh-Stanzverfahrens

Der Tiefziehprozess wird durch fünf Hauptschritte definiert, nämlich Materialauswahl, Werkzeugkonstruktion, Schneiden, Bearbeiten und Nachbearbeitung. 

Diese Schritte werden im Folgenden näher erläutert:

Schritt 1: Materialauswahl

Zunächst werden Materialart und -größe ausgewählt. Typische Metalle für das Tiefziehen sind dünnwandig; die gängigsten Arten sind Aluminium, Kupfer, Edelstahl und einige andere, die in einem späteren Abschnitt behandelt werden. 

Schritt 2: Formendesign

Je nach gewünschtem Endprodukt werden spezifische Werkzeugkonstruktionen erstellt. Bei der Fertigung von Standardformen im Tiefziehverfahren ist die Konstruktion eines neuen Werkzeugs unter Umständen nicht erforderlich. Aber, kundenspezifische Metallprägung Dies erfordert eine neue Gestaltung hinsichtlich Form und Größe. Dies kann Auswirkungen auf die Projektdauer und die Kosten haben. 

Schritt 3: Blechteile vorbereiten

In diesem Schritt, der auch als Vorbearbeitung bezeichnet werden kann, werden unter anderem die zu stanzenden Metallbleche auf die benötigten Abmessungen zugeschnitten. Beispiele für diese wichtigen Arbeitsschritte sind:

• Temperm 
• Entgraten
• Reinigung
• Schmiertechnik
• Materialprüfung 

Schritt 4: Tiefziehen

Das Metallblech wird sorgfältig in die Stanzmaschine eingelegt und unter Druck in die Form der Gussform gebracht. Dabei erfährt das Material eine plastische Verformung, wie die Abbildung unten zeigt.

Plastische Verformung

Das Tiefziehen erfolgt üblicherweise in aufeinanderfolgenden Schritten, wobei jeder Schritt das Teil weiter vertieft. 

Schritt 5: Nachbearbeitung  

In diesem Schritt wird das tiefgezogene Teil aus der Presse ausgeworfen und einer Nachbearbeitung unterzogen – Entgraten, Beschneiden, Maßprüfung und andere. 

Geschichte des Tiefzieh-Stanzverfahrens

Die Technologie des Tiefziehstanzens geht auf die Mitte des 19. Jahrhunderts zurück und wird dem Erfinder Oberlin Smith zugeschrieben. Zusammen mit dem Industriellen Eli Manville trug er maßgeblich zur Weiterentwicklung der Technologie bei, bis sie zu dem wurde, was wir heute kennen. 

Alte Stanzpresse

Vorteile des Tiefziehstanzens

Tiefziehen ist ein wertvolles Fertigungsverfahren, das komplexe Teile mit hoher Fertigungseffizienz und minimalem Materialverlust liefert. Die tiefgezogenen Stanzteile weisen eine relativ hohe strukturelle Integrität auf. Aufgrund der engen Toleranzen ist der Bedarf an Nachbearbeitungen minimal. 

Hier ist eine Übersicht dieser und weiterer Vorteile des Zeichnungsstempelns.

• Geformte Stanzteile weisen eine relativ geringe Maßabweichung und hohe Toleranzen auf.
• Der Materialabfall ist minimal, was dazu beiträgt, die Kosten niedrig zu halten.
• Die Teile weisen eine hohe Haltbarkeit auf. 
• Sekundäroperationen sind nicht erforderlich. 
• Die Endprodukte verfügen typischerweise über wasserdichte Eigenschaften.

Was sind die Nachteile/Einschränkungen des Tiefziehens?

Wie andere Blechumformverfahren weist auch das Tiefziehen Nachteile auf. Neben den hohen Anfangsinvestitionen hat dieses Verfahren folgende Einschränkungen.

• Begrenzte Komplexität 
• Begrenzte Materialvielfalt
• Erfordert spezielle Ausrüstung und Werkzeuge, die hauptsächlich in bestimmten Fabriken verwendet werden.
• Aufgrund der Komplexität der Technologie können die anfänglichen Investitionskosten hoch sein.

Materialien für das Tiefziehstanzen

At ProleanTechWir können eine Reihe von Materialien tiefziehen, darunter Aluminium, Messing, Kupfer, kohlenstoffarmer Stahl, Edelstahl und andere.

Aluminium 

Aluminium ist ein sehr gut formbarer Werkstoff und findet in vielen Branchen breite Anwendung. Es ist dreimal leichter als Stahl. Das Material ist zudem fest und langlebig. Aluminium-StanzverfahrenDas Metall härtet aus und wird dadurch noch haltbarer. Gängige Aluminiumlegierungen für das Tiefziehverfahren sind 6061 und 6063. 

Tiefgezogene Messingteile

Messing ist formbar und korrosionsbeständig und eignet sich daher gleichermaßen gut für die Tiefziehfertigung. Es weist zudem gute Verschleißfestigkeit auf. 

Kupfer-Tiefziehteile

Kupfertiefziehteile

Die gute Verformbarkeit von Kupfer eignet sich gut für Tiefziehprojekte, insbesondere dort, wo Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Das Material bietet zudem eine Reihe weiterer Vorteile, darunter eine gute Wärmeleitfähigkeit und antimikrobielle Eigenschaften. 

Tiefgezogene Teile aus kohlenstoffarmem Stahl

Niedrigkohlenstoffstahl ist nicht nur kostengünstig, sondern auch robust und gut formbar. Hersteller verwenden ihn für die Fertigung zahlreicher Bauteile zu einem niedrigen Stückpreis. Er ist zudem langlebig und daher eine äußerst wirtschaftliche Option für Unternehmen. 

Tiefgezogene Edelstahlteile

Edelstahlprägung Es ist besonders aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit beliebt. Bauteile für Anwendungen, bei denen die Umgebungsbedingungen unvorhersehbar extrem sind, lassen sich am besten aus diesem wertvollen Material herstellen. 

Tiefziehteil aus Edelstahl

Anwendungen von Tiefzieh-Stanzteilen

Die Blechumformung dient der Herstellung verschiedener Arten von Stanzteilen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Elektronik, dem Militärbereich, der Medizintechnik und dem Bauwesen. Angebotsanfrage für Dosen, Becher, Kanister, Röhren und Nieten. Beispiele für andere Teile sind Nieten, Befestigungselemente, Ösen und Tüllen.  

Tiefgezogene Teile für die Luft- und Raumfahrt

Diese Branche benötigt Bauteile mit einem hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Tiefgezogene Blechteile werden unter anderem in Druckbehältern, Kraftstoffsystemen und Motorgehäusen eingesetzt. 

Automobilindustrie Tiefgezogene Teile

Für die Automobilindustrie eignen sich beispielsweise Gehäuse für Wandler, Ölfilter, Batteriegehäuse, Kraftstoffsystemteile und Getriebegehäuse. Die Stanzteile sind so konstruiert, dass sie den Anforderungen an Crashsicherheit und Kosteneffizienz entsprechen.

Ein Kfz-Wandlergehäuse

elektronisch Tiefgezogene Teile

Bei Elektronikkomponenten zählen Wärmemanagement und EM-Abschirmung zu den wichtigsten Elementen. Diese Aspekte werden bei Kühlkörpern, Batteriegehäusen, EMI/RFI-Abschirmabdeckungen und anderen Bauteilen berücksichtigt. 

Militär Tiefgezogene Teile

Patronenhülsen

Komponenten für militärische Zwecke oder Verteidigungsanlagen müssen rauen Umgebungsbedingungen standhalten, daher werden ihre gezogenen Behälter, Munitionshülsen und Gerätegehäuse so konstruiert, dass sie den jeweiligen Anforderungen gerecht werden.

Medizintechnik Tiefgezogene Teile

Gängige Anwendungsgebiete in diesem Bereich sind Sterilisationsschalen, Gerätegehäuse und Behälter für implantierbare Medizinprodukte. Alle diese Produkte werden im Tiefziehverfahren unter Berücksichtigung von Biokompatibilität und Sterilisation hergestellt. 

Bauwesen Tiefgezogene Teile

Für die Konstruktion werden unter anderem Tiefziehbleche für HLK-Kanäle, Sanitärarmaturen und elektrische Gehäuse benötigt. 

Tiefgezogene Kücheneinrichtung

Welche Dicke haben tiefgezogene Stanzteile?

Die meisten Stanzteile sind 0.5 mm bis 3 mm dick. Auch Materialien mit einer Dicke von bis zu 6 mm können gestanzt werden, jedoch müssen Biegefestigkeit, Härte und Festigkeit berücksichtigt werden, um optimale Ergebnisse zu gewährleisten. 

Worin besteht der Unterschied zwischen Stanzen und Tiefziehen?

Stanzen und Tiefziehen unterscheiden sich hinsichtlich Produktionsvolumen, Teilekomplexität, Materialeigenschaften, Haltbarkeit und Kosten für MetallstanzenDas Tiefziehverfahren erzeugt Teile, die haltbarer, komplexer und mit weniger Ausschuss sind.

Diese Unterschiede werden im Folgenden erläutert.

Worin besteht der Unterschied zwischen Tiefziehen und Umformen?

Tiefziehen und Umformen sind ein weiterer gängiger Vergleich. Tiefziehen ist ein Umformverfahren, da Umformen jede Technologie oder Technik bezeichnet, die plastische Verformung nutzt, um ein Teil eines Metallwerkstücks herzustellen. Die aufgebrachte mechanische Kraft muss die Streckgrenze des Metalls überschreiten, damit die Veränderung irreversibel ist. Zu den weiteren Metallumformverfahren gehören Strangpressen, Schmieden, Abkanten und Walzprofilieren. 

Mehr lesen: 

Stanzen vs. Prägen

Überlegungen für effektives Tiefziehen

Eine erfolgreiche Tiefziehfertigung basiert auf den folgenden Tipps und Richtlinien.

Materialart und -stärke 

Die Materialwahl beeinflusst Korrosionsbeständigkeit, Duktilität, Festigkeit und andere wichtige Bauteileigenschaften. Eine sorgfältige Analyse dieser und weiterer Materialanforderungen ist der Grund, warum Aluminium, Edelstahl und die anderen aufgeführten Werkstoffe am häufigsten verwendet werden. Hinsichtlich der Materialstärke gilt es, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Umformbarkeit und Festigkeit zu erzielen. Die Stärke sollte gleichmäßig sein, um Risse zu vermeiden. Zudem sollte eine gewisse Materialreduzierung während des Ziehprozesses berücksichtigt werden. 

Formkomplexität 

Die Formgebung kann die Haltbarkeit von Tiefziehteilen beeinflussen. Komplexe Formen mit scharfen Kanten begünstigen Rissbildung und damit verbundene Ausfälle. Daher sollte der Hersteller größere Radien verwenden, um Spannungsspitzen zu vermeiden. Wenn eine komplexe Form unvermeidbar ist, kann durch progressives Prägen Spannungen und Schwächungen minimiert werden.  

Die richtigen Werkzeug- und Presseneinstellungen finden

Die Konstruktion von Werkzeug und Stanzwerkzeug sowie die Einstellungen an der Presse sind entscheidend für das gewünschte Ergebnis beim Tiefziehen. Die Werkzeuge müssen optimal konstruiert und in einwandfreiem Zustand sein, um qualitativ hochwertige Teile zu gewährleisten.

Eine Tiefziehpresse

Gleiches gilt für die Presseneinstellungen, bei denen die Kalibrierungen für Hublänge, Niederhalterdruck und Ziehgeschwindigkeit optimiert werden sollten. 

Rückstellkraft bei Materialien 

Das Phänomen, dass Werkstoffe dazu neigen, in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren, ist auch bei der Konstruktion und Fertigung von Blechumformteilen ein Problem und sollte daher angemessen berücksichtigt werden. Wirksame Wege, um dem Problem entgegenzuwirken und es zu verhindern Metallstanzfehler einschließlich schrittweisem Prägen und Anpassen an die Rückfederung je nach Material. Wird einer der oben genannten Punkte übersehen, kann dies zu fehlerhaften oder gar katastrophalen Ergebnissen führen. 

Fazit 

Tiefziehen ist zweifellos ein zuverlässiges Verfahren zur Herstellung von Hohlteilen aus einer Vielzahl von Materialien. Um die Vorteile optimal zu nutzen, sollten Sie mit einem renommierten Tiefziehunternehmen zusammenarbeiten. Alles beginnt mit dem Design. Ein flexibles Design ist dabei hilfreich, um die verfügbaren Standardwerkzeuge optimal zu nutzen. Kundenspezifische Anfertigungen sind ebenfalls möglich, können aber teurer sein und längere Lieferzeiten mit sich bringen. 

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