Biegen

Biegen ist ein umformendes Fertigungsverfahren. Dabei wird in das Halbzeug (Ausgangsmaterial vor der Umformung) ein Biegemoment eingeleitet und somit eine plastische, das heißt dauerhafte Verformung herbeigeführt.

Gesenkbiegen

Biegestempel (Oben) und Gesenk (Unten) einer Kantbank

Schwenkbiegen

Schnitt durch eine fehlerhafte (links) und eine korrekte Umbördelung (rechts)

Biegen von Blechen (Abkanten, Umbördeln)

Das Biegen von Blechen, auch Abkanten oder Umbördeln genannt, wird im Prinzip durch das Umklappen eines Flächenteils gegenüber dem verbleibenden Flächenteil einer Blechtafel bewirkt. Je nach den zur Anwendung kommenden handwerklichen Werkzeugen oder industriellen Verfahren und Maschinen sind relevante Ausprägungen am Werkstück wie Biegekante, Biegewinkel oder Biegeradius mehr oder weniger exakt definiert und reproduzierbar. Zur maßgenauen Bearbeitung ist dabei die Biegeverkürzung mit einzuberechnen und die Blechabwicklung vorzuplanen.

Eine Blechbiegung mit einem Biegewinkel von 180° zur Herstellung eines Falzes wird als Umschlag bezeichnet.

In der modernen industriellen Fertigung werden die Verfahren unterteilt in Schwenkbiegen, Rollbiegen und Gesenkbiegen. Beim Schwenkbiegen wird das Blech durch eine Oberwange gespannt und durch eine Schwenkbewegung der Biegewange gebogen. Neben Stand-alone-Schwenkbiegemaschinen werden leistungsfähige Biegezentren zur flexiblen Fertigung großer Mengen an Biegeteilen, vor allem auch für komplexe Biegeformen, bis zu Einzelstücken verwendet. Typische Produkte sind: Elektroschränke, Gehäuse, Büromöbel, Türen, Kassetten, etc. Siehe hierzu auch: Kantteil.

Das Rollbiegen ist eine patentierte Sonderform des Schwenkbiegens, bei der sich die Biegewange während der Schwenkbewegung kontrolliert vom Blech weg bewegt. Damit unterbleibt jegliche Relativbewegung zwischen Werkzeug und Blech, wodurch keine Kratzspuren an der Blech-Oberfläche entstehen können. Dies ist etwa beim Biegen von Edelstahl und bei Blechen mit vorlackierter oder vorbeschichteter Oberfläche wichtig. Mit dem gesteuerten Wegfahren der Biegewange können zudem programmierbare Biegeradien erzeugt werden. Das Rollbiegen kommt bei manchen Biegezentren zum Einsatz.

Weiter verbreitet bei der handwerklichen und industriellen Blechverarbeitung ist das Gesenkbiegen. Die dafür verwendeten Maschinen bezeichnet man als Gesenkbiegepresse, Biegepresse, Abkantpresse.

Dem Biegen von Blechen vergleichbar sind auch

• Richten (Fertigungsverfahren)
• Tiefziehen
• Walzprofilieren

Biegen von Profilen

Gebogene Rohre werden in vielen industriellen Bereichen wie der Automobil-, der Luftfahrt-, der Chemie-, der Bau- oder der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Sie erlauben die Konstruktion von Leitungssystemen mit geringerem Material- und Arbeitseinsatz gegenüber Winkelstücken (Fittings). Neben kaltumformbaren Metall-Profilen z.B. aus Stahl, Kupfer, Aluminium, Messing oder Bronze werden zunehmend auch Kunststoff-Profile aus faserverstärkten Thermoplasten mit Hilfe lokaler Wärmeeinleitung gebogen.

Zum einfachen und schnellen, jedoch auch vergleichsmäßig ungenauen Biegen von Profilen (z. B. für Klempnerarbeiten im Heizungs- und Rohrleitungsbau) werden oftmals mobile, handbetriebene Rohrbiegevorrichtungen eingesetzt. Zum maßgenaugen Biegen von Profilen werden CNC-Biegemaschinen verwendet. Je nach Biegeaufgabe kommen unterschiedliche Biegeverfahren zum Einsatz. Zum Biegen von sehr engen Biegeradien, bei denen das Verhältnis von Biegeradius zu Profilhöhe zwischen 0,7...2.5 liegt, wird das sogenannte formgebundene Rotationszugbiegen eingesetzt. Beim Rotationszugbiegen wird die Biegekontur von der Biegeform vorgegeben. Das Profil wird zwischen innerer und äußerer Spannbacke gespannt. Das Biegemoment wird durch die Drehung der Biegeschablone samt Spannbacken eingeleitet. Das Gegenhalterwerkzeug dient als Gegenlager zur Einleitung des Biegemomentes. Bei anspruchsvollen Biegeaufgaben mit einem Verhältnis von Biegeradius zu Profilhöhe kleiner oder gleich 1,5 werden die Werkzeugelemente Dorn und Faltenglätter verwendet. Der Dorn befindet sich im Rohrinneren in der Biegezone (Umformzone) und stützt den Profilquerschnitt, um einer Querschnittsverformung entgegenzuwirken. Der Faltenglätter wird auf Bogeninnenseite an der noch geraden Seite des Rohres positioniert und reicht bis zum Kontaktpunkt des Rohres mit der Biegeform. Er bietet keinen Raum zur Faltenbildung. Die Faltenbildung am Innenbogen ist besonders bei sehr dünnwandigen Profilen ein typischer Versagensfall beim Profilbiegen. Ein weiterer typischer Versagensfall ist die Rissbildung am Außenbogen. Risse entstehen, wenn die Dehnung am Außenbogen die für die Umformung maximal zulässige Dehnung überschreitet. Als grober Richtwert wird beim Profilbiegen oftmals die Gleichmaßdehnung des Profil-Werkstoffes als maximal zulässige Dehnung verwendet.

Freiformbiegen

Zum Biegen von Verhältnissen des Biegeradius zur Profilhöhe größer als 2.5 müssen Freiformbiegeverfahren verwendet werden. Beim Freiformbiegen ist die Biegekontur nicht werkzeuggebunden, sondern wird von der Werkzeugkinematik beeinflusst. Das bekannteste und am häufigsten angewendete Freiformbiegeverfahren ist das so genannte Drei-Rollen-Schubbiegen . Bei diesem Verfahren wird das Profil zwischen Biegerolle und Stützrolle(n) geführt und in der Transporteinheit fixiert. Durch Zustellen der Umformrolle quer zur Profillängsachse und anschließendem oder auch gleichzeitigem Profilvorschub über die Transporteinheit wird das Profil gebogen. Zum Wechseln der Biegeebene und zur Herstellung von dreidimensionalen Biegekonturen kann das Profil mit der Rotationseinheit um seine Längsachse gedreht werden. Um einen Spline (Biegelinie / Funktion n-ten Grades) bzw. einen variablen Radienverlauf mit stetigen Übergängen zwischen den Radien herzustellen zu können, muss die Zustellung der Umformrolle (und damit der Biegeradius) während des Biegevorganges bei gleichzeitigem Profilvorschub kontinuierlich gemäß der Krümmung der Biegelinie variiert werden.

Das plastische Biegen von Profilen hat auch immer eine bleibende Verformung des Profilquerschnittes zur Folge. Im Falle der Biegung eines Rundrohres ovalisiert das Rundrohr in der Biegezone (Umformzone). Die Größe der Ovalisierung hängt von der Komplexität der Biegeaufgabe ab. Je kleiner das Verhältnis von Biegeradius zu Rohraußendurchmesser, desto größer ist die Ovalisierung. Die Ovalisierung kann nicht vermieden werden, sie kann lediglich durch den Einsatz von Werkzeugen oder Hilfsmitteln im Rohrinneren (Biegedorne aus Metall oder Elastomer-Werkstoffen) während der Biegung reduziert werden.

Biegen von Holz

Im Bootsbau, Möbelbau, Holzleimbau (Brettschichtholz) und Musik-Instrumentenbau werden auch hölzerne Bauteile gebogen. Dies geschieht meist unter Zuhilfenahme von Dampf und Wärme (Bugholz); im Instrumentenbau mit Biegeeisen. Zum Herstellen von gebogenen Bauteilen eignen sich auch Furniere, die in Pressen zu Formsperrholz verklebt werden.

Siehe auch

Biegemaschine

Weblinks

Wiktionary: biegen – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen