Kaltumformung von Metall in der Serienfertigung

Bei der Kaltumformung erfolgt die Bearbeitung des Werkstoffs ohne zusätzliche Erwärmung, meist bei Raumtemperatur. Das Verfahren gehört zur Massivumformung kalt und verändert den Werkstoff durch hohe mechanische Kräfte. Walter Schneider fertigt Bauteile, die definierte Maße, wiederkehrende Formen und einen unveränderten Faserverlauf benötigen.

Grundprinzip der Kaltumformung als Fließpressverfahren

Die Kaltumformung als Fließpressverfahren nutzt hohe mechanische Kräfte, um metallische Werkstoffe bei Raumtemperatur umzuwandeln. Der Werkstoff bleibt unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Dadurch bleibt der Faserverlauf erhalten und das Gefüge verdichtet sich. Diese Form der Massivumformung kalt erzeugt Bauteile, die direkt weiterverarbeitet oder verbaut werden können.

Werkstoffverhalten und Kaltverfestigung

Die wirkende Kraft übersteigt die Streckgrenze des Metalls. Das Material fließt kontrolliert in die Werkzeugform und nimmt dauerhaft die Zielgeometrie an. Durch die Kaltverfestigung erhöht sich die Dauerfestigkeit, während der unveränderte Faserverlauf die Gefahr von Mikrorissen reduziert. Diese Eigenschaften sind besonders relevant für Verbindungselemente, Schrauben und Bauteile mit wechselnden Lasten.

Innere Veränderungen im Werkstoff

Im Gegensatz zur Warmumformung, bei der das Gefüge durch Hitze neu entsteht, bleibt bei der Kaltumformung der ursprüngliche Faserverlauf des Metalls erhalten. Die mechanische Krafteinwirkung verdichtet das Gefüge und führt zur Kaltverfestigung. Diese innere Umstrukturierung bewirkt:

erhöhte Fließspannung
Das Material benötigt höhere Kräfte für weitere Umformschritte.
gestiegene Zugfestigkeit
Das Bauteil nimmt höhere mechanische Lasten auf.
höhere Dauerfestigkeit
Vorteilhaft bei wechselnden Belastungen, Vibrationen oder dynamischen Kräften.
Maße mit geringer Rückfederung
Durch die kontrollierte Werkzeugführung bleibt die Geometrie nach dem Umformen weitgehend unverändert.

Diese Effekte ermöglichen Bauteile mit langer Nutzungsdauer und geringem Verschleiß. Die gezielte Beeinflussung des Werkstoffverhaltens ist ein entscheidender Vorteil der Kaltumformung Metall für funktionale Bauteile und Verbindungselemente.

So wird der Kaltumformungsprozess umgesetzt

Der Fertigungsablauf beginnt mit der Zuführung des Rohlings, z.B. als Drahtabschnitt oder Stanzbutze, in ein mehrstufiges Umformwerkzeug. Dort verformt ein Stempel den Werkstoff unter hoher Kraft.

Der Materialfluss erfolgt je nach Bauteilgeometrie vorwärts, rückwärts oder quer. Das Metall wird ohne Spanabtrag in die Zielgeometrie gepresst. Die Umformung erfolgt in Werkzeugen, die Formen über viele Serien konstant halten. Jeder Arbeitsschritt ist klar geführt, sodass auch komplexe Geometrien in Serie entstehen können.

Kalibrierung, Lochoperationen oder Beschneidungen können direkt integriert werden, ohne dass nachgelagerte Bearbeitungsschritte nötig sind.

Kaltumformung und Warmumformung im Vergleich

Kaltumformung und Warmumformung gehören zur Massivumformung und unterscheiden sich in Temperaturbereich, Gefügeverhalten und erreichbaren Bauteileigenschaften. Beide Verfahren werden je nach Werkstoff, Geometrie und Zielmenge eingesetzt.

Merkmal	Kaltumformung	Warmumformung
Verarbeitungstemperatur	Raumtemperatur (bis ca. 250 °C)	800 – 1.300 °C
Festigkeit	sehr hoch durch Kaltverfestigung	geringer, durch Rekristallisation
Maßgenauigkeit	sehr hoch (Zehntel- bis Hundertstelbereich)	geringer, wärmebedingte Verformung möglich
Oberfläche	glatt, blank, oxidfrei	rau, oxidiert, oft mit Zunder
Energiebedarf	niedrig, keine Ofentechnik	hoch, aufwändige Wärmeprozesse

Fazit: Kaltumformung ist ideal, wenn es auf Maßhaltigkeit, hohe Festigkeit, Energieeffizienz und reproduzierbare Serienqualität ankommt.

Werkstoffe, die sich kaltumformen lassen

Walter Schneider verarbeitet Edelstahl, Kupfer, bleifreies Kupfer, Aluminium, Vergütungsstähle und Sonderlegierungen. Kaltfließpressen von Edelstahl ermöglicht Bauteile mit hoher Dauerfestigkeit, klaren Funktionsflächen und konstanten Formen. Diese Materialien eignen sich für Verbindungselemente, Funktionsbauteile und Geometrien mit definiertem Bauraum.

Edelstahl:

Hohe Umformkräfte, geeignet für Bauteile mit Medienkontakt, Schwinglasten und mechanischen Beanspruchungen

Kupfer und bleifreie Kupferlegierungen:

Hohe Umformkräfte, geeignet für Bauteile mit Medienkontakt, Schwinglasten und mechanischen Beanspruchungen

Aluminium:

Gut formbar, hohe elektrische Leitfähigkeit, hygienische Eigenschaften

Sonderlegierungen:

Temperaturbeständige oder hochfeste Werkstoffe für spezialisierte Anwendungen

Vergütungsstähle:

Temperaturbeständige oder hochfeste Werkstoffe für spezialisierte Anwendungen

Vorteile der Kaltumformung

Vollständige Materialnutzung

Die gesamte Materialmenge wird ohne Spanabtrag in die Endgeometrie überführt. Dies ist besonders vorteilhaft bei Edelstahl, Aluminium und bleifreiem Kupfer.

Hohe Dauerfestigkeit durch Kaltverfestigung

Der unveränderte Faserverlauf und die Verdichtung des Gefüges erzeugen Bauteile, die wechselnde Kräfte aufnehmen können. Ideal für Verbindungselemente und Schrauben.

Maßhaltigkeit bis in den Hundertstelbereich

Kaltumformung erlaubt enge Toleranzen, abhängig von Werkstoff und Geometrie oft im Bereich von 0,03 bis 0,05 Millimetern. CAQ-gesteuerte Prozesse halten diese Maße über Millionen von Bauteilen konstant.

Weniger Folgebearbeitung

Lochen, Kalibrieren oder Beschneiden können im Umformprozess erfolgen, wodurch das Verfahren eine Alternative zur Zerspanung darstellt.

Geringer Energiebedarf

Branchen und typische Anwendungen der Kaltumformung

Kaltumformung wird eingesetzt, wenn Bauteile in großen Mengen, mit definierten Maßen und geeignetem Faserverlauf benötigt werden.

Typische Einsatzfelder sind:

Maschinenbau
Führungsbuchsen, Rollen, Lagerteile
Elektrotechnik
Kontaktteile, Hohlkörper, strukturierte Gehäuse
Medizintechnik
Bauteile aus Edelstahl oder bleifreiem Kupfer
Fahrrad- und Sportgerätebau
Achsen, Strukturteile, rotationssymmetrische Bauteile
Verbindungstechnik und Kettenindustrie
Schrauben, Nietelemente, Buchsen, Profile

Kaltumformung bei Walter Schneider

Walter Schneider verbindet Werkzeugbau, Konstruktion und Serienfertigung an einem Standort. Werkzeuge werden intern entwickelt und an Metall, Bauteilgeometrie und Zielmenge angepasst. Kunden erhalten technische Unterstützung von der ersten Skizze bis zur Freigabe des Bauteils.

Eigener Werkzeugbau

Werkzeuge entstehen vollständig im eigenen Haus. Jede Werkzeugkontur wird auf Werkstoff, Geometrie und Zielmenge abgestimmt.

Konstruktions-unterstützung

Ingenieure begleiten auf Wunsch frühzeitig die Bauteilauslegung. Dadurch lassen sich Formen entwickeln, die sich sicher umformen lassen.

Werkstoffkompetenz

Bleifreies Kupfer, Edelstahl und schwer umformbare Legierungen werden durch spezielle Werkzeug- und Prozessauslegung realisiert.

Prozessflexibilität

Durch die Kombination aus Vorwärtsumformung, Rückwärtsumformung und Querumformung entstehen komplexe Geometrien in einem Ablauf.

Qualitätssicherung

Integrierte Messpunkte und digitale CAQ-Systeme überwachen jeden Schritt und halten die Maße über viele Serien hinweg konstant.

Bauteil auf Kaltumformung prüfen lassen

Sie verfügen über eine Zeichnung oder ein Bauteilkonzept? Wir prüfen, ob sich die Anforderungen durch Kaltumformung Metall oder ein passendes Fließpressverfahren umsetzen lassen und welche Schritte erforderlich sind.