Blechkonstruktion

Blechkonstruktion ist die Konstruktion von Bauteilen, die aus ebenem Blech durch Trennen (Laser, Wasserstrahl, Stanzen) und Umformen entstehen, meist durch Biegen auf der Abkantpresse (englisch sheet metal design). Typische Ergebnisse sind Abdeckungen, Gehäuse, Schaltschränke, Konsolen, Halter, Rahmen und Gerätechassis. Übliche Blechdicken reichen etwa von 0,5 mm bis zu einigen Millimetern.

In CAD-Systemen werden Blechteile in einem speziellen Blechmodul modelliert. Der Konstrukteur gibt die Dicke, den Innenbiegeradius und eine Regel für die Berechnung der Abwicklung vor, meist den K-Faktor. Er gibt an, in welchem Abstand von der Biegeinnenseite die neutrale Faser liegt (die Schicht, die sich beim Biegen weder dehnt noch staucht), ausgedrückt als Anteil der Blechdicke. Typisch sind Werte zwischen 0,3 und 0,5. Aus dem Modell entstehen dann automatisch die Abwicklung für den Zuschnitt und eine Zeichnung mit den Biegungen.

Die Konstruktion muss das Fertigungsverfahren berücksichtigen. Der Innenradius beim Abkanten richtet sich nach der Gesenkweite und liegt bei üblichem Baustahl etwa in der Größenordnung der Blechdicke. Bei härteren Aluminiumlegierungen, etwa im Zustand T6, muss er größer sein, sonst reißt das Material an der Biegung. Der gebogene Schenkel braucht eine Mindestlänge, damit er auf dem Gesenk aufliegt, und Bohrungen zu nah an der Biegung verformen sich. Wo eine Biegung am Rand endet oder auf eine andere Biegung trifft, wird ein Freischnitt (kleine Aussparung) vorgesehen, der ein Einreißen des Materials verhindert.

Blechteile werden durch Schweißen, Nieten, Schrauben in Einpressmuttern oder selbstpositionierende Laschen-Schlitz-Verbindungen gefügt. Ein gut konstruiertes Biegeteil ersetzt oft eine Schweißkonstruktion aus mehreren Teilen und spart Zeit sowie das Richten nach dem Schweißen. Für große Serien wird statt Laserschneiden und Blechbiegen in Folgeverbundwerkzeugen gestanzt und umgeformt.

Blech eignet sich für dünnwandige Teile, bei denen hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht und ein vernünftiger Preis schon ab wenigen Stück zählen: Maschinenverkleidungen, Elektronikgehäuse, Konsolen, Halter, Regale, Rahmen und Schutzhauben. Gegenüber dem Fräsen aus dem Vollen ist ein Blechteil meist deutlich günstiger und schneller, gegenüber dem Kunststoffspritzguss braucht es kein teures Werkzeug.

Denken Sie auch bei der Optimierung bestehender Schweißkonstruktionen oder gefräster Halter über eine Blechkonstruktion nach. Wer mehrere verschweißte Teile durch ein einziges Biegeteil ersetzt, senkt oft Kosten und Gewicht.

Ein häufiger Fehler ist ein Teil, das sich im CAD abwickeln, aber nicht biegen lässt: zu kurze Schenkel, Biegungen dicht nebeneinander, Kollisionen des Teils mit dem Werkzeug beim Biegen geschlossener Profile oder Bohrungen direkt an der Biegung. Die Abwicklung aus dem CAD rechnet außerdem mit einem allgemeinen K-Faktor, den der Fertiger meist an seine Werkzeuge anpasst. Bemaßen Sie Funktionsmaße deshalb am gebogenen Teil, nicht an der Abwicklung.

Schreiben Sie realistische Toleranzen vor: Maße über eine oder mehrere Biegungen hinweg werden üblicherweise im Bereich von Zehntelmillimetern gehalten, nicht von Hundertsteln. Vereinheitlichen Sie Biegeradien und Blechdicken im gesamten Produkt, damit sich alle Teile mit einem Werkzeugsatz fertigen lassen. Geben Sie in der Anfrage den genauen Werkstoff an (zum Beispiel DC01, S235, 1.4301 oder EN AW-5754), dazu die Oberflächenbehandlung, die Anforderungen an Grate und die Schliffrichtung. Prüfen Sie auch, ob das Teil Aufhängelöcher für die Pulverbeschichtung oder das galvanische Verzinken hat.