Zum Inhalt springen

Tiefziehen · Verfahrensauswahl · Werkzeugbau

Tiefziehen vs. Pressformen: So wählen Sie das richtige Verfahren

Von Yu Lianbo — Werkzeugbau-Konstrukteur

Die kurze Antwort

Beim Pressformen wird Metall geformt durch Biegen oder flaches Umformen eines Zuschnitts. Tiefziehen formt es durch radiales Ziehen des Materials in eine Matrizenkavität, sodass die Wand aus dem Flansch und nicht aus einer Biegung entsteht.

Wenn Ihr Teil eine Halterung, ein gebogenes Blech oder eine flache Wanne ist, ist Pressformen günstiger. Wenn Ihr Teil ein Becher, eine Dose, ein Gehäuse oder eine Umhausung ist, die höher als etwa die Hälfte ihres Durchmessers ist, und die Wandstärke kontrolliert sein muss, benötigen Sie Tiefziehen.

Die Entscheidung hängt nicht davon ab, welches Verfahren "besser" ist. Sie hängt davon ab, ob die Geometrie einen Materialfluss erfordert.

Materialfluss ist die entscheidende Frage: Entsteht die Wand aus einer Biegung oder aus dem Flansch?

1. Was die beiden Verfahren tatsächlich unterscheidet

FaktorPressformen (flach)Tiefziehen
MaterialverhaltenBiegen und lokales Dehnen; der Zuschnitt bleibt weitgehend in derselben EbeneRadialer Materialfluss vom Flansch in die Matrize; Wandstärke ändert sich
Verhältnis von Tiefe zu DurchmesserNormalerweise unter etwa 0,5Über etwa 0,5; kann bei mehreren Zügen 2 überschreiten
WandstärkeIm Wesentlichen die ZuschnittdickeDünnt am Matrizenradius und zum Boden hin aus; muss kontrolliert werden
NiederhalterOft nicht erforderlichErforderlich — steuert den Werkstofffluss und verhindert Faltenbildung
WerkzeugeEinfacher Stempel und Matrize; häufig eine StationStempel, Matrize, Niederhalter, Ziehradius und oft mehrere Stationen
PressentonnageNiedriger; die Kraft geht überwiegend in die BiegungHöher; sowohl die Ziehkraft als auch die Niederhalterkraft sind zu berücksichtigen
Typische FehlerRückfederung, BiegerisseFaltenbildung, Einreißen, Zipfelbildung, Materialverdünnung, Rückfederung
KostentreiberZuschnittgröße und BiegefolgeAnzahl der Züge, Werkzeugqualität, Pressentonnage und Erprobungszeit

Warum "Pressformen" ein mehrdeutiger Begriff ist. Im alltäglichen Werkstattjargon wird "Pressformen" oft für jeden Pressvorgang verwendet, einschließlich des Tiefziehens selbst. In diesem Vergleich bezeichnet es den konkreten Fall, der üblicherweise Gegenstand des Angebots ist: flaches Pressformen — ein flacher Zuschnitt, geformt durch Biegen oder flaches Ziehen, bei dem das Material nicht durch einen engen Matrizenradius fließen muss. Das ist der Unterschied, der Werkzeuge, Pressentonnage und Stückpreis beeinflusst.

2. Die entscheidende Zahl: das Ziehverhältnis

Vor der Angebotserstellung berechnet der Ingenieur zuerst das Ziehverhältnis — Zuschnittdurchmesser geteilt durch Stempeldurchmesser.

  • Ein flachgeformtes Teil liegt nahe bei einem Verhältnis von 1, bei dem fast kein Werkstofffluss erforderlich ist.
  • Die meisten Kohlenstoffstähle lassen sich in einem einzigen Zug auf etwa 1,8–2,0 bringen. Edelstahlsorten und einige Aluminiumlegierungen liegen niedriger.
  • Darüber hinaus benötigt das Teil Nachziehen: zwei oder mehr Züge mit einer Zwischenglühung, wenn das Material zu stark kaltverfestigt ist.

Diese eine Zahl entscheidet auch, ob ein Einzelwerkzeug oder ein mehrstufiges Folgeverbund- oder Transferwerkzeug zum Einsatz kommt – und damit über einen großen Teil des Werkzeugangebots.

Praktische Konsequenz für den Einkauf. Wenn zwei Lieferanten sehr unterschiedliche Preise für scheinbar dasselbe Teil anbieten, liegt der Unterschied meist in der angenommenen Anzahl der Züge und darin, ob ein Zwischenglühen eingeplant wurde. Fragen Sie, mit welchem Ziehverhältnis gerechnet wurde. Das ist eine berechtigte Frage, und die Antwort ist überprüfbar.

3. Wo die einzelnen Verfahren punkten

Pressformen ist die richtige Wahl, wenn…

  • Das Teil ist ein Halter, eine Platte, ein Clip, ein Buchsenhalter oder eine flache Wanne
  • Die Tiefe ist im Verhältnis zur Breite gering
  • Die Wanddicke ist funktional nicht kritisch
  • Das Volumen ist niedrig und das Werkzeugbudget ist knapp
  • Das Material ist im Verhältnis zum umgeformten Element dick

Tiefziehen ist die richtige Wahl, wenn…

  • Das Teil ist ein Napf, eine Dose, eine Hülse, ein Gehäuse oder eine Umhausung
  • Die Wand muss eine kontrollierte Dicke haben – für magnetisches Verhalten, für Dichtheit, für Gewicht oder für Gewindetragfähigkeit.
  • Außen- und Innendurchmesser müssen innerhalb der Toleranz liegen
  • Die Innenoberflächengüte ist wichtig (eine tiefgezogene Wand kann glatter sein als eine spanend bearbeitete Bohrung)
  • Das Teil wird derzeit aus Stangenmaterial zerspant, und die Wand ist dünn – Tiefziehen kann einen Großteil dieser Zerspanung einsparen

4. Wanddicke: das Detail, das Einkäufer überrascht

Beim Pressformen ist die Wand das Halbzeug. Beim Tiefziehen wird die Wand geformt, die Dicke ist also eine Variable, die der Konstrukteur steuert, und keine Konstante.

  • Das Material dünnt aus, wenn es den Ziehradius passiert – der engste Radius erzeugt die dünnste Wand
  • Der Boden bleibt nahe an der Nennblechdicke
  • Beim ersten Zug ist die Oberkante der Wand üblicherweise die dickste Stelle
  • Abstrecken (gezieltes Ausdünnen der Wand in einer späteren Stufe) kann Außen- und Innendurchmesser in die Toleranz bringen und gleichzeitig die Oberflächengüte verbessern

Abstrecken ist der Grund, warum ein tiefgezogenes Gehäuse manchmal eine Drehbearbeitung vollständig ersetzen kann: Es erzeugt eine Wand, deren Außendurchmesser, Innendurchmesser und Rauheit alle vom Werkzeug und nicht von einer Schneidplatte vorgegeben werden.

5. Kostenstruktur: Wo das Geld tatsächlich hingeht

KostenpositionPressformenTiefziehen
WerkzeugeNiedrig — Einzelstation, einfache GeometrieHöher — Ziehradius, Niederhalter, oft mehrere Stationen
PresskraftNiedrigerHöher; muss Ziehkraft plus Niederhalterkraft abdecken
MaterialausnutzungGutGeringer pro Teil bei einem Zug; verbessert sich durch Verschachtelung und Streifenlayout
TaktzeitSchnellVergleichbar im Betrieb, aber höhere Tryout-Kosten bis dahin
Spanende NachbearbeitungOft für Bohrungen und Flächen erforderlichKann entfallen — Ziehen und Abstrecken formen die Bohrung
Wo es teuer wirdWenn es für ein Teil eingesetzt wird, das eigentlich Tiefziehen erfordertWenn die Anzahl der Züge, Glühungen oder Versuchsiterationen unterschätzt wurden

Die ehrliche Zusammenfassung: Tiefziehen hat höhere Einstiegskosten und niedrigere Stückkosten bei hohen Stückzahlen, und der Break-even hängt davon ab, wie viel spanende Nachbearbeitung es einspart. Ein Gehäuse, das keine Drehbearbeitung mehr benötigt, kann das Werkzeug schon bei einigen Tausend Teilen rechtfertigen.

6. Entscheidungscheckliste

  1. Tiefe-zu-Durchmesser-Verhältnis — ab etwa 0,5 mit Tiefziehen rechnen.
  2. Ist die Wanddicke funktional? Magnetische Leistung, Dichtheit, Feingewinde oder Gewicht sprechen alle für Tiefziehen.
  3. Müssen beide Durchmesser in der Toleranz liegen? Wenn ja, ist Tiefziehen mit Abstrecken besser als Umformen plus spanende Bearbeitung.
  4. Stückzahl und Werkzeugbudget — niedrige Stückzahl bei einfacher Form spricht für Umformen.
  5. Wie viel spanende Nachbearbeitung würde das Tiefziehen ersparen? Wenn die Antwort "der größte Teil" lautet, amortisiert sich das Werkzeug von selbst.
  6. Umformbarkeit des Materials — prüfen Sie das Ziehverhältnis für die konkrete Werkstoffgüte, bevor Sie sich auf ein Werkzeug für einen Zug festlegen.

6a. Wenn das Teil an der Grenze liegt

Die meisten realen Anfragen sind keine klaren Fälle. So werden die schwierigen Fälle üblicherweise gelöst.

SituationÜbliche Lösung
Tiefes Teil, aber niedrige StückzahlFormen Sie, was möglich ist, und akzeptieren Sie eine spanend gefertigte Bohrung, oder akzeptieren Sie einen höheren Stückpreis, um ein Ziehwerkzeug über weniger Teile zu amortisieren. Manchmal ist ein einzelner Zug plus eine Zerspanoperation besser als beide Extreme.
Flaches Teil, aber beide Durchmesser müssen maßhaltig sein.Nicht umformen und das Maß anschließend nacharbeiten. Wenn die Bohrung funktionsrelevant ist, hält Tiefziehen mit Abstreckziehen das Maß über das Werkzeug statt über einen Zerspanungsschritt.
Hohes Teil in schwer umformbarer WerkstoffgütePlanen Sie von Anfang an Nachziehstufen und ein Zwischenglühen ein. Einen einzelnen Zug anzubieten und erst später den Bedarf für Glühungen zu entdecken, ist der häufigste Fehler bei Tiefzieh-Angeboten.
Bauteil, das derzeit aus Stangen- oder Rohrmaterial zerspant wirdVergleichen Sie die Gesamtkosten, nicht die Prozesskosten. Wenn Tiefziehen plus Abstreckziehen den größten Teil des Drehens ersetzt, schließt sich die Lücke bei den Werkzeugkosten schneller als erwartet.
Sichtanforderungen an der AußenwandTiefziehen hinterlässt Ziehspuren. Wenn eine Class-A-Oberfläche gefordert ist, planen Sie entweder eine Finish-Operation ein oder akzeptieren Sie eine texturierte oder genarbte Oberfläche.

6b. Werkzeugunterschiede, die den Terminplan bestimmen

Beim Werkzeug unterscheiden sich die beiden Wege bei der Durchlaufzeit am stärksten, und hier zählt der eigene Werkzeugbau des Lieferanten.

WerkzeugelementUmformwerkzeugTiefziehwerkzeug
StationenIn der Regel eineEine für einen einzelnen Zug; mehrere für Nachziehstufen, oft auf einer Folgeverbund- oder Transferpresse
ZiehradiusNicht kritischKritisch — zu stramm führt zu Rissen in der Wandung, zu locker zu Falten am Flansch
NiederhalterSelten vorhandenErforderlich, mit einstellbarem Druck
WerkzeugmaterialStandard-Werkzeugstahl reicht oft ausHärtere Stähle und sorgfältige Oberflächenbearbeitung; Ziehen wirkt abrasiv auf den Ziehradius
Tryout-AufwandGeringHoch — Radius, Spalt und Niederhalterdruck werden am realen Material eingestellt
WartungSeltenRadiusverschleiß und Polieren sind Routine, besonders bei Edelstahl

Deshalb verändert eigene Werkzeugbaukompetenz die Wirtschaftlichkeit. Wenn das Werkzeug im selben Gebäude wie die Presse konstruiert, geschnitten, geschliffen, eingepasst und erprobt wird, wird die Schleife zwischen „es reißt“ und „es läuft“ in Stunden gemessen statt in Wochen für Fracht und Abstimmung.

6c. Toleranz- und Oberflächenerwartungen

Keines der Verfahren sollte allein nach der Toleranz ausgewählt werden, aber es lohnt sich, klar anzugeben, welche Toleranzen jedes Verfahren einhalten kann.

  • Umformmerkmale werden durch Rückfederung bestimmt. Das Material biegt sich, entspannt sich dann, und das Ausmaß hängt von Werkstoffgüte, Dicke und Biegeradius ab.
  • Ziehdurchmesser werden vom Werkzeug bestimmt. Sobald Matrize und Stempel korrekt sind, wiederholt sich das Maß, weshalb gezogene Teile den Durchmesser konsistenter halten als geformte.
  • Gezogene Wandungen weisen einen Dickenverlauf auf. Wenn eine Toleranz für die Wanddicke angegeben wird, muss die Messposition in der Zeichnung definiert sein — andernfalls messen Lieferant und Kunde an unterschiedlichen Höhen und kommen zu unterschiedlichen Ergebnissen.
  • Oberflächengüte in einer gezogenen Bohrung kann besser sein als bei einer spanend bearbeiteten Bohrung, weil sie durch einen polierten Stempel geformt und nicht geschnitten wird. Das ist wichtig für die Ankerführung in Magnetgehäusen.
Ein Tipp zur Zeichnungsqualität. Bei tiefgezogenen Teilen die Wanddicke mit einer Bezugshöhe angeben und festlegen, dass die Dicke an diesem Querschnitt gemessen wird. Mehrdeutige Wanddickenangaben gehören zu den häufigsten Ursachen für Streitigkeiten beim Erstmuster.

7. Was Balford tatsächlich fertigen kann

Diesen Teil lassen die meisten Vergleichsartikel aus, deshalb hier unser realer Fertigungsbereich:

  • Pressenkapazität bis 350 t — deckt sowohl flaches Umformen als auch Tiefziehen ab
  • Maximaler Ziehdurchmesser Ø250 mm
  • Einzelstation-, Folgeverbund- und Transferpressen-Fertigungswege, sodass wir das kalkulieren können, was die Geometrie und Stückzahl tatsächlich rechtfertigen
  • Inhouse-Werkzeugkonstruktion und -bau. Drahterodieren ist verfügbar — der Langsamdrahtschnitt wird fremdvergeben, alles andere erledigen wir in unserem eigenen Werkzeugbau: Flach- und Rundschleifen, Drehmaschine, CNC-Drehmaschine, CNC-Fräsen, mittleres und schnelles Drahterodieren, Gewindeschneiden, Bohren, Präzisionsflachschleifen, Großflachschleifen, Werkzeugpunktschweißen, Druckluft-Stiftschleifer, Entmagnetisierer, WIG-Schweißen, Erodierbohren und Wärmebehandlung.
  • Die Produktions-Wärmebehandlung (Härten, Anlassen, Glühen, Entmagnetisieren) ist fremdvergeben; das Know-how für Magnetglühen ist im Haus, und der Werkzeugbau hält einen kleinen Ofen für Notfälle am Werkzeug vor.
  • ISO 9001:2015 zertifiziert; PPAP Level 3 Dokumentation kann für neue Programme bereitgestellt werden
  • Prüfung: 2,5D-Projektor, 3D-Messsystem, Rauheitsmessgerät, Rockwell-Härteprüfer, Salzsprühkammer, digitale Höhenmesssäule, Bügelmessschrauben, Innenmessgeräte, Gewinde-Lehrdorne und Ringlehren, Gratmessung und Konzentrizitätsmessmittel

Fazit für die Konstruktion

Entscheiden Sie nach Materialfluss, nicht nach Gewohnheit. Wenn das Teil ein Halter ist, umformen. Wenn die Wand kontrolliert werden muss — für Magnetik, Dichtheit, Gewinde oder Toleranz an beiden Durchmessern — tiefziehen, und berechnen Sie das Ziehverhältnis, bevor Sie ein Werkzeug beauftragen.

Wenn Sie nicht sicher sind, auf welcher Seite der Grenze Ihr Teil liegt, genau dafür ist ein DFM- Review da.

Senden Sie uns die Zeichnung

Wir sagen Ihnen, welches Verfahren die Geometrie tatsächlich braucht, wie viele Züge erforderlich sind und ob das Tiefziehen einen Zerspanungsschritt aus Ihrem aktuellen Ablauf entfernen kann.

DFM-Review anfordern

Verwandte Artikel