Bleche polyedrisch verformen mit Differenzdruck

Oberflächen sind ein unverzichtbares Gestaltungselement in Architektur, Innenausstattung und Möbeldesign. Insbesondere Metalloberflächen verleihen Fassaden, Wand- und Türbelägen oder Schränken eine edle Anmutung. Lassen sie sich individuell gestalten, werden die Produkte zum wertvollen Unikat.

Stand der Technik

Metallplatten werden konventionell mit dem Tiefzieh-Verfahren verformt. Aufgrund der dabei entstehenden enormen Kräfte kommen große, schwere Pressen zum Einsatz, die mit Matrizen und Patrizen bestückt werden. Zur Amortisation des Formwerkzeugs ist die Herstellung großer Stückzahlen erforderlich. Die üblichen Maschinenabmessungen begrenzen die Bauteil- oder Produktformate. Spielraum für individuelles Design oder großflächige Teile ist auf diese Weise nicht gegeben.

Technologie

Forschende der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine (VAKA) am KIT haben ein neuartiges Verformungsverfahren entwickelt, das Verkleidungsbleche automatisiert, schnell und reproduzierbar mit einem polyedrischen Oberflächendesign versieht. Ausgangsmaterial der Halbzeuge sind Aluminium- oder Aluminiumverbundplatten, in die auf der Rückseite geradlinige oder geschwungene Nuten eingefräst werden. Anschließend wird das Halbzeug zu einem Kassettenbauteil gefaltet, in eine Differenzdruckkammer eingespannt und einseitig über die gesamte Fläche mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagt. In der Folge formt sich das Aluminiumhalbzeug unter Bildung von Knickfalten entlang der Nuten um und bildet eine polyedrische Topographie. Mit einer erneuten Bearbeitung des Blechs mit einem Über- oder Unterdruck in Gegenrichtung verformen sich Teile der polyedrischen Oberfläche in die entgegengesetzte Richtung. Je nach Druckhöhe und alternierenden Druckverläufen können mit der gleichen Nutvorlage individuelle Muster hergestellt werden.

Vorteile

Aufgrund der geringen resultierenden Kräfte zwischen 1 und 5 bar sind schwere Formwerkzeuge nicht erforderlich. Die Differenzdruckkammer kann einfach und individuell angepasst werden. Einzelstücke sind so kostengünstig herstellbar. Produktabmessungen werden nur durch die verfügbaren Formate der Halbzeuge begrenzt. Der Gestaltungs- und Anwendungshorizont erweitert sich im Vergleich zur herkömmlichen Verformungsmethode enorm bei sehr geringen Anfangsinvestitionen.

Optionen für Unternehmen

Das neue Verformungsverfahren könnte künftig für Spezialanwendungen, aber auch in der Massenfertigung zum Einsatz kommen. Das KIT sucht Partner aus den Bereichen Architektur, Design und Kunst für die Realisierung von Pilotprojekten.