Vor Willy Kretz, dem technischen Geschäftsführer der Alutec Metallwaren GmbH & Co. KG (heute alutec metal innovations GmbH & Co. KG) im baden-württembergischen Sternenfels, liegen unterschiedliche Aluminiumteile, vom Sensorgehäuse bis zum Wärmetauscher-Element, die eines gemeinsam haben: sie sind im Fliesspressverfahren hergestellt worden. Fließpressen ist in vielen Fällen eine "Substituttechnologie", ersetzt also Fertigungsverfahren, mit denen ein Bauteil wesentlich aufwendiger produziert werden muß. Zum Beispiel ersetzt ein Fließpressteil zwei Drehteile, die im Lötverfahren zusammenzufügen wären; ein weiteres substituiert ein Schmiedeteil und wieder ein anderes löst eine tiefgezogene Komponente ab.

"Das Verfahren hat ein sehr hohes Formgebungspotential; ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Teile endformnah - also 'near net shape' - gefertigt werden", erklärt Kretz. So rechnet er bei einem Pressling, der nachbearbeitet werden muss, mit einem Materialüberschuss von 5 bis 10 %. Bei anderen Verfahren ist dies oft ein Vielfaches hiervon. Selbst komplexe Funktionsteile lassen sich zumeist mit solch geringen Aufmaßen am Fließpressrohling realisieren. Das Paradebeispiel dafür ist das Antriebsrad eines Kreissägeblattes, das von Alutec einteilig konzipiert wurde. Nach dem Pressen wird die Festigkeit durch eine Wärmebehandlung auf 310 N/mm² angehoben, und anschließend muss lediglich die Außenkontur fertiggedreht werden. Früher wurde das Antriebsrad aus zwei Stahlteilen gefertigt, was zahlreiche Arbeitsgänge wie Drehen, Fräsen, Räumen sowie eine Korrosionsschutzbehandlung und Montagearbeiten erforderlich machte. In der Summe kostete die Herstellung damals doppelt so viel, wie das neu konzipierte Fließpressteil.


 


"In vielen Anwendungsfällen reicht die ohne Wärmebehandlung erzielte Festigkeit aus", berichtet Willy Kretz. Den Teilen kommt zugute, dass beim Fließpressen eine Kaltverfestigung auftritt, die die Festigkeit um bis zu 50 % steigert. Obwohl das Fließpressen von Aluminium den Entwicklern und Konstrukteuren viele gestalterische Möglichkeiten gibt, ist es weniger verbreitet als etwa das Tiefziehen oder vergleichbare Fertigungstechnologien. Warum? "Früher wurde nicht in Aluminium gedacht, sondern vielmehr mit Stahl konstruiert", antwortet Kretz.

 
 
Pot Hintergrund Die Anfänge des Fließpressens reichen bis in das 19. Jahrhundert zurück. Ursprünglich zum Fertigen von Blei-Tuben und Munitionshülsen eingesetzt, wird es heute vor allem in der Verpackungsindustrie angewandt. Die Vorteile des Verfahrens ergeben sich dabei oftmals erst durch intelligentes Kombinieren der Grundformen: Das Napf-Rückwärts-Fließpressen ist eine von ihnen und bringt becherförmige Bauteile hervor. (Bild rechts zeigt einen Radbremskolben für Mercedes C + E Klasse.) Ein massiver Rohling, in der Fachsprache auch "Butzen" genannt, wird in ein geschlossenes Gesenk gelegt. Ein Stempel drückt mit Presskräften darauf und presst das Material rückwärts heraus. Es fließt zunächst formschlüssig zwischen Stempel und Matrize und nach dem Passieren der Oberkante frei aus dem Gesenk heraus. Die Dicke des Bodens sollte hierbei mindestens das 1,5-fache der Wandstärke betragen, ist aber nach oben unbegrenzt. Dies verschafft den Fließpressteilen im Vergleich zu Tiefziehteilen zwei Vorteile: zum einen genügt in der Regel ein einstufiges Umformen, zum andern kann der Konstrukteur in dem dickeren Boden Gewinde, Rippen oder andere Funktionselemente vorsehen und muss keinen Deckel oder Aufsatz konstruieren. Planflächen sowie Innen- und Außendurchmesser lassen sich teilweise auf 0,05 mm genau fließpressen.
 
Kkmit Kupfer Hi Bei der zweiten Grundform, dem Voll-Vorwärts-Fliesspressen, wird der in das Gesenk eingelegte Butzen, wie der Teig in einer Spätzlemaschine, nach vorne ausgepresst. Dabei können Werkstücke wie ein einteiliger Stiftkühlkörper entstehen, aus dessen Grundplatte eine Vielzahl von Stiften herausragt. (Im Bild links zu sehen sind Kühlkörper aus Aluminium und Kupfer zur Kühlung von Elektronikkomponenten in Gebläsereglern für die Klimaautomatik im Kfz-Raum.) Die Leistungsfähigkeit dieses Luftkühlers liegt um 20 % bis 30 % höher als bei einer auf Profilen beruhenden Ausführung. Nachträglich müssen nur die Stiftlängen durch Abscheren auf die gewünschte Länge gebracht werden. Die vorwärts fließgepressten Teile unterscheiden sich von Strangpressprofilen vor allem dadurch, dass Querstrukturen im Kopf- oder Bodenbereich möglich sind. Außerdem wird beim Fließpressen keine Wärme von außen eingebracht. Das Material erwärmt sich durch die beim Kaltumformen freiwerdende Energie auf maximal 200 °C, während beim Strangpressen wesentlich höhere Temperaturen herrschen. Die Fließpressformen verschleißen dadurch weniger und bleiben maßhaltiger. Auch beim Vorwärts-Fließpressen sind, abhängig von der Werkstückgeometrie, Genauigkeiten im Hundertstel-Bereich möglich.
 
Gehaeuse Mit Hi2 Zu den genannten Grundumformprinzipien gesellt sich das Hohl-Fließpressen, um Röhrenelemente zu fertigen und das Quer-Fliesspressen, das den Einsatz eines geteilten Werkzeugs erforderlich macht. Richtig kombiniert gewähren die Verfahren dem Konstrukteur große Gestaltungsfreiheit und führen zu hohen Einsparungen im Materialeinsatz und damit gleichfalls der Fertigung. (Bild rechts zeigt Gehäuse für Elektronikkomponenten einer Airbagsteuerung.) Durch ein kombiniertes Vorwärts-/Rückwärts-Fließpressen entstehen zum Beispiel 18 mm lange Zylinder für die Elektronikindustrie, bei denen auf der Deckelseite ein Gewindestutzen aufgebracht ist. Die Nacharbeitung beschränkt sich auf das Eindrehen des Gewindes und eine im Inneren liegende Passfläche. Früher bestand die Komponente aus einem Rohr und einem Drehteil, die vakuumdicht miteinander verlötet werden mussten. Das Fließpressen spart also umfangreiche Dreh- und Lötarbeiten ein und schaltet nebenbei Fehlerquellen - konkret: Undichtigkeit der Bauteile - aus.

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