Kaltumformen gewinnt an Bedeutung für kosteneffiziente Präzisionsfertigung

Hersteller, die Kosten senken, die Effizienz steigern und die Produktleistung verbessern und gleichzeitig die Herausforderungen von Materialverschwendung, langen Produktionszyklen und Umweltbedenken durch herkömmliche Bearbeitungsmethoden angehen wollen, wenden sich zunehmend der Kaltumformtechnologie zu. Dieses fortschrittliche Metallumformverfahren bietet eine überzeugende Alternative zur Herstellung komplexer, hochwertiger Komponenten.

Kaltumformen, auch bekannt als Kaltmassivumformen, ist ein Präzisionsfertigungsverfahren, bei dem Metalldraht, -stäbe oder -rohre bei Raumtemperatur (oder leicht darüber) durch kontinuierliche Einwirkung und Kompression mit Hilfe von Gesenken, Hämmern und Stempeln geformt werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Bearbeitung, bei der Material abgetragen wird, verformt das Kaltumformen Metall durch plastische Verformung, wodurch überlegene mechanische Eigenschaften im fertigen Produkt erzielt werden.

Der Hauptunterschied zwischen Kaltumformen und Warmschmieden liegt in der Verarbeitungstemperatur. Während beim Warmschmieden Metall über seine Rekristallisationstemperatur erhitzt werden muss, arbeitet das Kaltumformen bei Umgebungstemperaturen, wodurch Probleme wie Oxidation und Entkohlung vermieden werden und gleichzeitig eine höhere Maßgenauigkeit und bessere Oberflächengüten erzielt werden.

Die Technologie nutzt die plastischen Verformungseigenschaften von Metall. Bei ausreichender Krafteinwirkung erfährt Metall dauerhafte strukturelle Veränderungen, ohne zu brechen. Dieser Prozess wird durch drei kritische Elemente gesteuert:

• Gesenke: Bestimmen die endgültige Teilegeometrie und Präzision
• Stempel: Übertragen die Umformkräfte auf das Werkstück
• Druck: Muss präzise gesteuert werden, um die gewünschte Verformung zu erreichen

Das Kaltumformen ist in der modernen Fertigung aufgrund mehrerer überzeugender Vorteile unverzichtbar geworden:

Das Verfahren erzielt eine außergewöhnliche Maßgenauigkeit (±0,002 Zoll/0,05 mm) und hält enge Toleranzen bei Großserienproduktionen ein, wodurch die Austauschbarkeit der Teile gewährleistet und Sekundäroperationen reduziert werden.

Moderne Kaltumformmaschinen können Hunderte bis Tausende von Teilen pro Minute herstellen, wodurch herkömmliche Bearbeitungsmethoden deutlich übertroffen werden und gleichzeitig die Stückkosten gesenkt werden.

Mit Materialausnutzungsraten von über 90 % reduziert das Kaltumformen den Abfall im Vergleich zu subtraktiven Fertigungsverfahren drastisch und bietet sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile.

Das Kaltverformungsverfahren induziert eine Kaltverfestigung, wodurch die Zugfestigkeit, Härte und Ermüdungsbeständigkeit der fertigen Komponenten verbessert werden.

Das Kaltumformen verwendet progressive Umformtechniken, wobei komplexe Teile mehrere Arbeitsgänge erfordern:

• Stauchen: Erhöht den Durchmesser durch Reduzierung der Höhe (wird zur Kopfbildung verwendet)
• Extrudieren: Verändert Querschnitte durch Gesenköffnungen (vorwärts oder rückwärts)

1. Drahtvorbereitung und -zuschnitt
2. Primäre Stauchvorgänge
3. Sekundäres Umformen (Extrudieren, Durchstechen)
4. Endgültiges Kalibrieren und Trimmen
5. Optionale Oberflächenbehandlungen

Ursprünglich für die Herstellung von Verbindungselementen entwickelt, bedient das Kaltumformen heute verschiedene Branchen:

Kritische Komponenten wie Motorschrauben, Aufhängungsbefestigungen, Getriebezahnräder und Ventiltriebskomponenten.

Präzisionssteckverbinder, Kontaktstifte, Miniaturschrauben und Kühlkörperbaugruppen.

Hochfeste Verbindungselemente und Strukturelemente mit anspruchsvollen Zuverlässigkeitsanforderungen.

Strukturverbinder und Hochleistungs-Verankerungssysteme.

Sekundäroperationen verbessern kaltgeformte Teile:

• Gewinderollen für überlegene Festigkeit der Verbindungselemente
• Wärmebehandlung für optimierte Materialeigenschaften
• Oberflächenveredelung für Korrosionsbeständigkeit

Industrietrends deuten auf Folgendes hin:

• Erhöhte Automatisierung und intelligente Prozesssteuerung
• Fortschrittliche Gesenktechnologien für komplexe Geometrien
• Erweiterte Materialfähigkeiten einschließlich exotischer Legierungen
• Nachhaltige Fertigungspraktiken

Da die Anforderungen an die Fertigung immer anspruchsvoller werden, entwickelt sich die Kaltumformtechnologie ständig weiter und bietet Herstellern einen zuverlässigen Weg zur effizienten und wirtschaftlichen Herstellung hochwertiger Komponenten.