Blechbearbeitung

Die Bearbeitung von Halbzeugen ist einer der wesentlichen Prozesse in der Fertigungstechnik. Das produzierende Gewerbe im Maschinenbau, der Automobilindustrie oder der Möbel- und Möbelzulieferindustrie nutzt diese für die Herstellung ihrer Produkte. Der Blechbearbeitung kommt dabei ein entscheidender Stellenwert zu.

Als Bleche werden gemeinhin metallische Walzwerkerzeugnisse betrachtet, deren Dimension in Breite und Länge die Halbzeugdicke um ein Vielfaches übertrifft. Angeliefert als Tafeln oder in aufgewickelter Form als Coil werden sie der weiteren Verarbeitung im industriellen Ablauf zugeführt.

Blechbearbeitung, Verfahrenseinordnung

Unter Blechbearbeitung ist der vollständige Prozess der trennenden, fügenden oder umformenden Bearbeitung sowie der thermischen oder beschichtenden Veredelung von Halbzeugen aus Blech zu verstehen. Zum Einsatz kommen dabei metallische Halbzeuge unterschiedlicher Materialien, wie Stahl, Edelstahl, Aluminium, Titan oder Kupfer sowie deren Legierungen. Diese können in Längen-Breiten-Dimension sowie in Dicke und chemischer Zusammensetzung variieren.

Blecharten und ausgewählte Eigenschaften

Stahlblech

Stahlblech gilt als robust und langlebig. Es wird für strukturelle Anwendungen in Maschinenbau, Automobilindustrie, Bauindustrie sowie dem Rohr- und Behälterbau eingesetzt. Bekannte Materialspezifikationen für Halbzeuge aus Stahl sind der S235 und der S355. Je nach Einsatzzweck ist eine Beschichtung der Oberfläche erforderlich, um das Bauteil vor Korrosion zu schützen.

Edelstahlblech

Dank seiner Beständigkeit gegen Korrosion genügen Bleche aus diesem Werkstoff höchsten hygienischen Anforderungen. Abhängig von den Legierungsbestandteilen weisen Edelstahlbleche zudem eine hohe Resistenz gegen aggressive Medien wie Laugen oder Säuren auf. Sie eignen sich hervorragend für Anwendungen in der chemischen Industrie sowie der Lebensmittelindustrie.

Aluminiumblech

Geringes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit sind die in einer Vielzahl industrieller Bereiche hochgeschätzten Eigenschaften von Aluminiumblechen. Werkstoffe aus Aluminium-Silizium- oder Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierungen erreichen dabei außerordentlich respektable mechanische Kennwerte. Ihr bevorzugter Einsatz erfolgt in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Seit einigen Jahren nutzt auch die Automobilindustrie Bleche aus Aluminium für die Fertigung von Karosseriebauteilen. Wegen deren Preisstellung im Vergleich zu Stahlblechen finden sich diese Komponenten jedoch bevorzugt in Fahrzeugen des Premiumsegmentes.

Kupferblech

Neben seiner guten elektrischen Leitfähigkeit besticht Kupfer durch seine besondere Form der Korrosion. Im Kontakt mit Luftsauerstoff bildet es eine schützende, markant grüne Patina. Kupferbleche finden Anwendung in der Elektro- und Elektronikindustrie sowie im Bauwesen. Letzteres vornehmlich bei der Restaurierung und Erhaltung historischer Bausubstanz, aber auch bei extravagant gestalteten Neubauten.

Blechbearbeitung, Verfahren

Konstruktion und Programmierung

Zu Beginn der Blechbearbeitung steht die Erstellung einer Zeichnung. Früher am Reißbrett mit spitzem Bleistift, heute meist mit CAD Software und Blechmodul. Hier werden Material und Formgebung festgelegt.

Wird das  Werkstück mit CNC-Maschinen bearbeitet, müssen für diese Programme erstellt werden. Dies geschieht an einem Computer mit geeigneter Programmiersoftware. Die erstellten Daten aus der CAD-Software können meist direkt durch das Programmiersystem eingelesen werden. Gegebenenfalls müssen sie konvertiert werden. Die Ausgabe erfolgt in Form eines NC-Codes, welcher an die CNC-Maschine übertragen wird.

Trennen

Für das Trennen von Blechen werden alle gängigen thermischen und mechanischen Trennverfahren eingesetzt. Geläufig ist das Scheren, manuell in der Feinblechnerei oder dem Prototypenbau, sowie automatisiert im Rahmen industrieller Anwendungen. Verbreitet ist die Herstellung von Blechzuschnitten auf CNC-gesteuerten Anlagen. Die hierfür eingesetzten Verfahren sind das Laserschneiden oder das Brenn- bzw. Wasserstrahlschneiden. Werden Formelemente im Halbzeug benötigt, kommen das Stanzen, meist ebenfalls CNC-gesteuert, oder das Scheren mit Konturwerkzeug auf einer Presse zum Einsatz.

Fügen

Grundsätzlich lassen sich sämtliche thermische und mechanische Fügeverfahren an Blechhalbzeugen einsetzen. Im Rahmen mechanischer Fügeverfahren, wie beispielsweise dem Schrauben, Nieten, Crimpen, Clinchen oder Kleben, bestehen kaum materialbedingte Einschränkungen.
Beim thermischen Fügen gibt es abhängig von der chemischen Zusammensetzung und der Dicke des Bleches geeignetere und weniger geeignete Verfahren.
Beispiele sind das:

• Metallinertgasschweißen (MIG)
• Metallaktivgasschweißen (MAG)
• Laserschweißen
• Unterpulverschweißen (UP)
• Lichtbogenhandschweißen (E)
• Widerstandsschweißen.

Das Löten ist ein oft unterschätztes Verfahren, um Bleche stoffschlüssig miteinander zu verbinden oder Formteile anzufügen. In der Feinblechnerei sowie der Schmuckindustrie wird dieses Fügeverfahren häufig angewendet.

Im Zuge der Blechbearbeitung wird das Fügen nicht ausschließlich zur Verbindung planer Halbzeuge eingesetzt. Vielmehr lassen sich auf diesem Wege auch funktionsgebende Formelemente mit Komponenten aus Blech verbinden. Prominente Beispiele sind das Anbringen von Schweißbolzen mit Außen- oder Innengewinde, Schweiß-Isoliernägeln, Einnietmuttern oder Aufschweiß-Erdungslaschen.

Umformen

Beim Umformen wird das plane Blech in die dritte Dimension gebracht. Damit werden Formteile gefertigt oder Formelemente bestehenden Strukturen hinzugefügt. Dies geschieht in der Regel mittels CNC-gesteuerter Anlagen. Übliche Anwendungen sind Rahmen, Gehäuse oder Strukturbauteile. Spezifische Verfahrensvarianten sind das Gesenkbiegen sowie das Biegen, Walzen, Formpressen, Tiefziehen oder Sicken.

Oberflächenbehandlung

Im Nachgang mechanischer Bearbeitungsschritte ist oftmals eine Oberflächenbehandlung erforderlich. Diese dient der Verlängerung der Lebensdauer, insbesondere in puncto Korrosionsbeständigkeit. Doch auch die Herstellung visuell ansprechender, ästhetisch anmutender Oberflächen spielt eine nicht unerhebliche Rolle.

Korrosionsschutz

Ein gebräuchliches Vorgehen, um Komponenten aus Stahl vor Korrosion zu schützen, ist die Beschichtung mit Zink. An der Kontaktfläche von Zink und Stahl bilden sich intermetallische Phasen, die zu einer beständigen Verbindung beider Materialien führen. Beim Feuerverzinken werden Bleche oder Strukturbauteile in ein Bad mit flüssigem Zink getaucht. Die so aufgebrachte Beschichtung weist eine Dicke von 30 bis 200 Mikrometer auf.

Eine besondere Art der Feuerverzinkung ist das Bandverzinken. Hier werden die Bleche direkt nach dem Walzen kontinuierlich verzinkt. Die weitere Blechbearbeitung findet am vorverzinkten Halbzeug statt. Die Schichtdicke beläuft sich bei diesem Verfahren auf 7 bis 41 Mikrometer. Das galvanische Verzinken, korrekter das elektrolytische Verzinken, nutzt eine elektrische Spannung für das Abscheiden von Zink auf der Bauteiloberfläche.

Die beim elektrolytischen Verzinken entstehende Schicht weist mit etwa 5 bis 30 Mikrometern eine deutlich geringere Dicke auf als beim Feuerverzinken. Für Anwendungen im Außenbereich ist das elektrolytische Verzinken zur Aufbringung eines Korrosionsschutzes daher nur eingeschränkt geeignet.

Ästhetische Oberflächen

Die Spezifikation K240 kennzeichnet eine in Längsrichtung geschliffene Oberfläche. Für deren Herstellung werden Schleifmittel der Körnung 240 eingesetzt. Die visuell attraktive Oberfläche ist weniger pflegeintensiv als eine unbehandelte Oberfläche. Analog entsteht ein Schliffbild K320 bei Verwendung einer Körnung 320.

Mittels Walzen hergestellte Strukturoberflächen wie die 5WL verleihen dem Blech eine höhere statische Steifigkeit. Damit wird der Einsatz geringerer Blechdicken und so die Nutzung von Gewichtsvorteilen möglich. Die Oberfläche ist pflegeleicht und in hygienischer Sicht vorteilhaft. Zudem ist sie kratzunempfindlicher als glatte Bleche.

Ästhetische Oberflächen mit Korrosionsschutz

Pulverbeschichten, Lackieren oder Eloxieren sind bekannte Verfahren, um metallische Oberflächen visuell aufzuwerten. Neben der ästhetischen Veredelung schützen sie das Blech oder Strukturbauteil vor Korrosion.

Rutschhemmende Oberflächen

In einer Vielzahl industrieller Anwendungen, insbesondere bei Laufflächen von Arbeitsbühnen oder Treppen, sind rutschhemmende Oberflächen gefordert. Entsprechend bearbeitete Halbzeuge, die über eine Tränenblechoberfläche oder Prägeoberflächen wie die ESTA Barfuß- oder Industrieprägung verfügen, erfüllen diese Anforderungen.

Technologien in der Blechbearbeitung

CNC-Steuerung

Mittels präziser Steuerung der Prozesse in der Blechbearbeitung lassen sich Effizienz und Reproduzierbarkeit der Bearbeitungsergebnisse, insbesondere im Rahmen von Trenn- und Umformschritten, signifikant steigern. Die Computer-Numerical-Control-Technologie ist in der Blechbearbeitung mittlerweile etabliert und weit verbreitet.

Industrie 4.0

Intelligente Systeme auf Basis vernetzter Anlagen führen zur Optimierung der Prozesse in der Blechbearbeitung. Sowohl die Abfolge der einzelnen Prozessschritte als auch Vorgänge der Qualitätssicherung mittels Datenanalyse und selbsttätiger Korrektur ermöglichen eine hohe Effizienz der Abläufe.

Anwendungsgebiete der Blechbearbeitung

Die Blechbearbeitung findet in einer außerordentlichen Vielzahl von Bereichen in Industrie und Handwerk Anwendung. Insbesondere im Maschinenbau, der Automobilindustrie, der Bauindustrie sowie dem Rohr- und Behälterbau werden Halbzeuge aus Blech verarbeitet.
Ausgewählte Branchen sind der

• Torbau
• Anlagen- und Behälterbau
• Brückenbau
• Schiffbau
• Bereich der erneuerbaren Energien, z.B. Windkraftanlagenbau

sowie die

• Fahrzeugtechnik
• Luft- und Raumfahrt
• Agrartechnik
• Medizintechnik
• Architektur
• Elektrotechnik
• Lüftungs- und Klimatechnik
• Isoliertechnik.

Blechbearbeitung bei der Firma ESTA E. Stahl Metallwarenfabrik GmbH

Die ESTA E. Stahl Metallwarenfabrik GmbH hat sich in ihrer nun beinahe einhundertjährigen Geschichte auf die Fertigung von Komponenten aus Blech spezialisiert. Hinsichtlich der Bearbeitungsverfahren sind wir breit aufgestellt.
Beginnend mit Entwurf mittels CAD-Konstruktion und  Programmierung decken wir eine große Bandbreite über das Trennen, Umformen und Fügen ab.  Hierzu gehören

• Scherenzuschnitt bis 6000 mm Länge 
• Laserschneiden bis zu einer Bearbeitungsgröße von 20 x 4000 x 2000 mm
• Trennen, Lochen und Prägen bis 6000 mm Länge
• Entgraten und Oberflächenschleifen
• Abkanten bis 6000 mm Länge.

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