Tiefziehen von Metall: Kompletter Leitfaden

Tiefziehen von Metall und Blech ist ein Umformverfahren: Ein flacher Zuschnitt wird von einem Stempel durch eine Matrize gezogen und nimmt dabei die Form des Werkzeugs an. Weil das Material fließt und nicht spanend abgetragen wird, entstehen nahtlose Teile mit Boden — Nähte, die später undicht werden könnten, gibt es nicht.

Gemeint ist damit immer Tiefziehen von Blech, also das Umformen von Metall — nicht das Thermoformen von Kunststoff, das im Deutschen denselben Namen trägt. Ob Sie es Blech tiefziehen, Metall tiefziehen oder Tiefziehen von Metall nennen: Es ist immer dasselbe Verfahren, und auf dieser Seite steht, wie es in der Praxis funktioniert — von den vier Berechnungen, die über die Fertigbarkeit entscheiden, bis zu den Fehlerbildern und ihrer Abhilfe.

Was ist Tiefziehen?

Tiefziehen ist ein Umformverfahren, bei dem ein flacher Blechzuschnitt von einem Stempel radial in einen Matrizenhohlraum gezogen wird, sodass die Wand des fertigen Teils aus dem Flansch entsteht und nicht aus einer Biegung. Ein Niederhalter drückt dabei den Flansch nieder, während der Stempel die Mitte durch die Matrize drückt; das Material fließt nach innen und nach unten. Das Ergebnis ist ein nahtloser Napf, ein Gehäuse oder eine Hülse — in der Regel mit einer Tiefe von mehr als der Hälfte des Durchmessers. Weil die Wand geformt und nicht nur gebogen wird, ist die Wanddicke eine steuerbare Größe. Deshalb kann Tiefziehen Außen- und Innendurchmesser gleichzeitig in Toleranz halten.

Wenn Sie sich nur eines merken: diese Unterscheidung. Alles Weitere — Ziehverhältnis, Niederhalterkraft, Anzahl der Züge, ob geglüht werden muss — folgt daraus, dass Material fließen muss.

Umformen biegt einen Zuschnitt. Tiefziehen lässt die Wand aus dem Flansch fließen.

Auf dieser Seite

Wie das Verfahren funktioniert
Die vier Berechnungen, die alles entscheiden
Der Niederhalter: warum er nötig ist
Ein Zug, Weiterziehen und Glühen
Abstrecken: wenn die Wand dünner werden soll
Werkstoffe und Umformbarkeit
Fehler und Abhilfe
Konstruktionsregeln
Toleranzen und Oberflächen
Tiefziehen im Vergleich
Was Balford leisten kann
Häufige Fragen

1. Wie das Verfahren funktioniert

Vier Elemente leisten die Arbeit:

Stempel — drückt die Mitte des Zuschnitts in die Matrize
Matrize — der Hohlraum, in den das Material gezogen wird, mit gerundeter Einlaufkante
Niederhalter (Ziehring) — klemmt den Flansch, damit er keine Falten wirft
Ziehkantenradius — die gerundete Kante, über die das Material fließt

Der Ablauf: Zuschnitt einlegen, Niederhalter schließt, Stempel fährt ab, Flanschmaterial wird nach innen und über den Ziehradius gezogen, das Teil entsteht in einem zusammenhängenden Vorgang.

Schnitt durch ein Werkzeug für einen Zug. Der Ziehkantenradius entscheidet, ob die Wand zulässig dünnt oder reißt; die Niederhalterkraft entscheidet, ob der Flansch Falten wirft.

Was mit dem Material passiert

Der Flansch wird in Umfangsrichtung gestaucht, weil sein Umfang kleiner wird. Deshalb wird er dicker — und wirft Falten, wenn er nicht geführt wird.
Am Ziehkantenradius findet Biegen und Rückbiegen statt, dort ist die Dickenabnahme am größten.
Die Wand steht unter Zug und dünnt zunehmend aus.
Der Boden bleibt nahe der ursprünglichen Blechdicke.

Wanddickenverlauf. Deshalb führt eine Dickenangabe ohne Messposition zu Diskussionen beim Erstmuster — Lieferant und Kunde messen an unterschiedlichen Höhen, und beide haben recht.

Dieser Verlauf ist kein Fehler, sondern die Physik des Verfahrens. Zum Problem wird er erst, wenn eine Zeichnung eine Wanddicke nennt, ohne zu sagen, wo sie gemessen wird.

2. Die vier Berechnungen, die alles entscheiden

Vor einer belastbaren Kalkulation werden vier Zahlen ermittelt. Sie entscheiden, ob ein Werkzeug reicht oder fünf, und ob geglüht werden muss.

2.1 Ziehverhältnis

Ziehverhältnis = Zuschnittdurchmesser ÷ Stempeldurchmesser

Als Grenzziehverhältnis bezeichnet man den größten Wert, den ein Werkstoff in einem Zug ohne Reißen aushält.

Werkstoff	Typisches Verhältnis im ersten Zug	Hinweis
Tiefziehstahl (DC04, SPHE)	etwa 1,8 – 2,0	Güten mit hohem r-Wert verhalten sich am besten
Edelstahl (304, 316)	etwa 1,6 – 1,8	Verfestigt schnell, früher glühen
Aluminium	je nach Legierung sehr unterschiedlich	Weiche Güten ziehen gut, hochfeste nicht
Reineisen (DT4 / DT4C)	etwa 1,8 – 2,0	Weich und gut umformbar; typisch für Magnetgehäuse
Messing / Kupfer	etwa 1,8 – 2,2	Sehr gute Umformbarkeit

Aluminium benimmt sich dabei anders als Stahl: Es federt stärker zurück, neigt zum Fressen an der Matrize und verfestigt schneller. Was das für Werkzeug und Ziehfolge bedeutet, steht unter Aluminium tiefziehen.

2.2 Zuschnittdurchmesser

Zuschnitt ≈ √(d² + 4·d·h)

Für einen zylindrischen Napf mit flachem Boden, wobei d der Napfdurchmesser und h die Wandhöhe ist. Das ist eine Näherung über die Flächentreue; in der Praxis kommt ein Beschnittzuschlag dazu, weil die gezogene Kante nie gleichmäßig ausfällt.

2.3 Ziehkraft und Pressentonage

F_Zug ≈ π · d · t · σ_B · Faktor

mit t als Blechdicke und σ_B als Zugfestigkeit. Der Faktor berücksichtigt die Zieheffizienz der konkreten Geometrie.

Danach kommt die Niederhalterkraft dazu. Eine Presse nur nach der Ziehkraft auszuwählen ist ein klassischer Fehler: Die Tonnage reicht zum Ziehen, aber nicht zum Niederhalten des Flansches — und das Teil wirft Falten.

2.4 Werkzeugspiel

Werkstoff	Spiel je Seite
Stahl	etwa das 1,1- bis 1,3-Fache der Blechdicke
Aluminium	etwa das 1,0- bis 1,2-Fache
Edelstahl	etwa das 1,2- bis 1,4-Fache

Warum das bei der Anfrage zählt. Fragen Sie, welches Ziehverhältnis, welche Zuschnittgröße und welche Tonnage gerechnet wurden. Diese drei Zahlen erklären den größten Teil des Unterschieds zwischen zwei Angeboten für scheinbar dasselbe Teil.

3. Der Niederhalter: warum er nötig ist

Wenn der Stempel den Flansch nach innen zieht, muss der Umfang kleiner werden. Das überschüssige Material weicht aus der Ebene aus. Das ist eine Falte.

Der Niederhalter verhindert das, indem er den Flansch flach presst und ihn gleichzeitig gleiten lässt. Seine Kraft ist ein Gleichgewicht:

Zu niedrig → Falten im Flansch, die in die Wand wandern
Zu hoch → Material kann nicht fließen, die Wand wird gedehnt, das Teil reißt am Ziehradius

Deshalb ist die Niederhalterkraft am Werkzeug einstellbar. Der richtige Wert hängt von der konkreten Materialcharge, ihrer Dickentoleranz und dem Schmierstoff ab. Das ist auch der Grund, warum Tiefziehwerkzeuge Erprobungszeit brauchen, die einfaches Umformen nicht kennt.

4. Ein Zug, Weiterziehen und Glühen

Wenn das erforderliche Verhältnis das Grenzziehverhältnis übersteigt, wird das Teil in Stufen geformt. Jede Zwischenform heißt Weiterziehstufe.

Erster Zug bringt den Zuschnitt bis etwa an die Grenze des Werkstoffs
Weitere Züge erreichen jeweils weniger, häufig etwa das 1,2- bis 1,4-Fache
Jeder Zug kaltverfestigt das Material, der nächste hat also weniger Umformvermögen
Ist der Werkstoff zu stark verfestigt, stellt eine Zwischenglühung die Umformfähigkeit wieder her

Weiterziehen. Ein hohes Teil ist nicht einfach eine tiefere Version eines flachen — es ist eine andere Fertigungsroute mit mehr Stationen, mehr Erprobung und, sobald der Werkstoff kaltverfestigt, einer Glühung dazwischen.

Weiterziehen oder Umstülpen

Beim Umstülpen wird das Teil zwischen den Stufen gewendet. Das kann bei bestimmten Geometrien Züge einsparen und hilft, die Wanddicke zu steuern, erfordert aber ein aufwändigeres Werkzeug. Diese Entscheidung fällt beim Werkzeugkonzept, nicht nach der Erprobung.

5. Abstrecken: wenn die Wand dünner werden soll

Abstrecken ist ein gezieltes Dünnziehen. Das Teil wird durch eine Matrize gedrückt, deren Spiel kleiner als die Wanddicke ist, sodass die Wand beim Durchlaufen ausgedünnt wird.

Das ist eine der wirtschaftlich interessantesten Techniken im Tiefziehen, weil sie drei Probleme gleichzeitig löst:

Außendurchmesser wird von der Matrizenbohrung bestimmt
Innendurchmesser vom Stempel
Oberfläche entsteht an poliertem Werkzeug, nicht durch eine Schneide

Die Folge: Ein tiefgezogenes und abgestrecktes Gehäuse hält beide Durchmesser in Toleranz ohne Drehoperation. Für ein Teil, das sonst aus dem Vollen gedreht würde, entfällt damit der größte Teil der Zerspanung — und bei einem Magnetventilgehäuse kann eine geformte Bohrung glatter sein als eine gedrehte, was für die Führung des Ankers zählt.

Konstruktive Folge. Wenn Innen- und Außendurchmesser beide funktional sind, ist Abstrecken in der Regel günstiger als erst umformen und dann einen der Durchmesser spanen.

6. Werkstoffe und Umformbarkeit

Tiefziehen verlangt vor allem Umformvermögen: hohe Dehnung, ein niedriges Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit und eine hohe senkrechte Anisotropie (r-Wert, also Widerstand gegen Dickenabnahme).

Werkstoff	Umformbarkeit	Typische Verwendung
DC04, DC05	Sehr gut	Allgemeine tiefgezogene Gehäuse und Umschließungen
SPHE	Gut	Warmgewalzt und gebeizt; gezogene Gehäuse mit Festigkeitsbedarf
Reineisen DT4 / DT4C	Sehr gut	Magnetkreise, Magnetventilgehäuse
Edelstahl 304 / 316	Mittel	Korrosionsschutz, Sensor- und Ventilgehäuse
Aluminium	Legierungsabhängig	Gewichtsreduzierung, Sensorgehäuse
Messing, Kupfer	Ausgezeichnet	Elektrische und thermische Bauteile

Zwei Punkte aus der Praxis:

Die Dickentoleranz des eingehenden Coils zählt. Ein Band, das bereichsweise dicker läuft, verändert das Niederhalterverhalten und erzeugt uneinheitliche Teile.
Schmierstoff ist keine Option. Er steuert die Reibung am Ziehradius, und dort beginnt das Reißen.

7. Fehler und Abhilfe

Diese Fehler kommen in praktisch jedem Tiefziehprojekt vor. Jeder hat eine Ursache und eine werkzeugseitige Abhilfe — deshalb ist die DFM-Prüfung vor dem Werkzeugbau günstiger als die Korrektur danach.

Fehlerkarte. Fast jede Abhilfe ist eine Werkzeugänderung und keine Werkstoffänderung — deshalb ist Tiefziehwerkzeug zuerst ein Konstruktionsproblem und erst danach ein Fertigungsproblem.

Fehler	Erscheinung	Ursache	Abhilfe
Faltenbildung	Falten in Wand oder Flansch	Niederhalterkraft zu niedrig	Niederhalterkraft erhöhen, Ziehradius anpassen, Ziehleisten setzen
Reißen	Riss am Ziehradius oder in der Wand	Verhältnis zu groß, Radius zu klein, Spiel zu eng, Reibung zu hoch	Weiterziehstufe ergänzen, Radius öffnen, Spiel korrigieren, Schmierung verbessern
Zipfelbildung	Gezackte Oberkante	Anisotropie des Blechs	Beschnitt vorsehen; Werkstoff oder Walzrichtung ändern
Zu starke Dickenabnahme	Wand am Radius zu dünn	Ziehradius zu klein, Zug zu hoch	Ziehradius vergrößern, weitere Stufe, glühen
Rückfederung	Durchmesser entspannt sich	Elastische Rückfederung	Werkzeugmaße anpassen, nachdrücken
Ziehriefen	Längsriefen in der Wand	Werkzeugverschleiß, Kaltverschweißung, Schmierung	Ziehradius polieren, Werkzeug beschichten, Schmierstoff prüfen
Bodenriss	Riss quer durch den Boden	Stempelradius zu klein, Material zu knapp	Stempelradius vergrößern, Zuschnitt vergrößern

Das Muster dahinter. Fast jede Abhilfe oben ist eine Werkzeugänderung, keine Werkstoffänderung.

8. Konstruktionsregeln für ein fertigbares Tiefziehteil

Tiefen-Durchmesser-Verhältnis realistisch halten. Unter etwa 0,5 braucht man meist kein Tiefziehen; über etwa 2 sind mehrere Züge und möglicherweise Glühungen einzuplanen.
Keine scharfe Ecke am Boden vorsehen. Der Stempelradius hat ein Minimum, das mit der Blechdicke wächst.
Der Wand einen großzügigen Ziehradius geben. Ein zu enger Radius ist die häufigste Ursache für Reißen.
Wanddicke mit Messposition angeben. Damit entfällt der häufigste Streit beim Erstmuster.
Beschnittzugabe an der Oberkante vorsehen. Die gezogene Kante ist wegen Zipfelbildung nie ganz gleichmäßig.
Einfache Kontur bevorzugen, wenn die Funktion es zulässt — jede Durchmesseränderung kann einen Zug kosten.
Festlegen, welcher Durchmesser funktional ist. Ist einer frei, hat das Werkzeug mehr Spielraum.
Kein Feingewinde auf einer gezogenen Wand, solange sie nicht abgestreckt ist.
Den Zuschnitt bedenken. Die Verschachtelung beeinflusst die Materialkosten, meist der größte Posten im Stückpreis.
Die optische Anforderung nennen. Ziehriefen sind unvermeidlich; wenn die Außenwand sichtbar ist, früh sagen.

9. Toleranzen und Oberflächen

Durchmesser wiederholen gut, weil sie vom Werkzeug bestimmt werden.
Die Wanddicke ist ein Verlauf, keine Konstante. Die Toleranz muss an eine Messposition gebunden sein.
Die Wandhöhe ist das ungenaueste Maß, weil die Oberkante beschnitten wird.
Die Innenoberfläche kann sehr gut sein — sie entsteht am Stempel statt an einer Schneide. Deshalb eignen sich gezogene Bohrungen für Ankerführung und Dichtflächen.
Die Außenoberfläche trägt Ziehriefen, sofern kein Nachbearbeitungsschritt vorgesehen ist.

10. Tiefziehen im Vergleich zu anderen Verfahren

Die häufigste Frage ist, ob Tiefziehen überhaupt das richtige Verfahren ist:

Tiefziehen oder Umformen — die erste Entscheidung
Tiefziehen oder Folgeverbundwerkzeug
Kaltfließpressen oder Tiefziehen
Innenhochdruckumformen zum Tiefziehen
Tiefziehen, Drücken und Runden

11. Was Balford leisten kann

Pressenleistung bis 350 t
Maximaler Ziehurchmesser Ø250 mm
Einzelstation, Folgeverbund und Transferpresse — die Route wird nach Geometrie und Stückzahl gewählt
Werkzeugbau im Haus. Flächen- und Rundschleifen, Drehmaschine, CNC-Drehen, CNC-Fräsen, mittlere und schnelle Drahterosion, Gewindeschneiden, Bohren, Präzisions- und Großflächenschleifen, Werkzeugpunktschweißen, TIG-Schweißen, Starterbohren. Nur das Langsamdrahterodieren ist ausgelagert
Die Wärmebehandlung für Serienteile ist ausgelagert; die Kenntnis zur magnetischen Glühung liegt im Haus, und der Werkzeugbau hat einen kleinen Ofen für Notfälle
ISO 9001:2015 und ISO 14001:2015 zertifiziert; PPAP Level 3 ist möglich
Prüfmittel: 2,5D-Projektor, 3D-Messsystem, Rauheitsmessgerät, Härteprüfer nach Rockwell, Salzsprühnebelkammer, digitale Höhenmessgeräte, Innen- und Außenmessschrauben, Innenmessgeräte, Gut-Schlecht-Lehren, Konzentrizitätsmessmittel

Wo unsere Grenzen liegen, steht auf der Seite Fertigungsgrenzen.

12. Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Ziehen und Tiefziehen?

Ziehen ist der allgemeine Vorgang, Material in eine Matrize zu ziehen. Tiefziehen bezeichnet den Fall, dass die Tiefe groß im Verhältnis zum Durchmesser ist — in der Regel mehr als die Hälfte —, sodass das Material weit fließen muss und ein Niederhalter notwendig wird.

Ab welcher Tiefe braucht ein Teil Tiefziehen statt Umformen?

Ein gängiger Richtwert ist ein Tiefen-Durchmesser-Verhältnis von etwa 0,5. Darunter ist Umformen meist günstiger. Darüber muss die Wand durch Materialfluss entstehen, und Werkzeug, Tonnage und Kostenstruktur ändern sich.

Wird die Wand beim Tiefziehen dünner?

Ja, in den gedehnten Bereichen. Am Boden bleibt sie nahe der Nennblechdicke, dünnt nach oben zunehmend aus und am stärksten dort, wo sie über den Ziehradius läuft. Ist eine gleichmäßige Wand gefordert, wird abgestreckt.

Kann Tiefziehen Innen- und Außendurchmesser gleichzeitig halten?

Ja, und das ist einer der Hauptvorteile. Mit Abstrecken bestimmt die Matrize den Außendurchmesser und der Stempel den Innendurchmesser. Deshalb kann ein gezogenes und abgestrecktes Gehäuse ein gedrehtes Teil ersetzen.

Wie viele Züge braucht mein Teil?

Das folgt aus dem Ziehverhältnis gegen das Grenzziehverhältnis des konkreten Werkstoffs. Innerhalb der Grenze genügt ein Zug; darüber kommen Weiterziehstufen und möglicherweise eine Glühung dazu.

Ist Tiefziehen teurer als Stanzen?

Der Einstieg ist teurer, weil das Werkzeug aufwändiger ist und Erprobung braucht. Der Stückpreis bei Stückzahl ist meist niedriger, besonders wenn das Ziehen eine Zerspanung ersetzt.

Fazit für die Konstruktion

Tiefziehen wird durch den Materialfluss definiert, nicht allein durch die Tiefe. Bestimmen Sie zuerst das Ziehverhältnis gegen die Werkstoffgrenze — daraus folgen die Anzahl der Züge, die Frage nach der Glühung, die Pressentonage und der größte Teil der Werkzeugkosten.

Und wenn Innen- und Außendurchmesser beide funktional sind: fragen Sie nach Abstrecken, bevor Sie Umformen plus Zerspanung akzeptieren.

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Wir rechnen das Ziehverhältnis, sagen Ihnen, wie viele Züge das Teil wirklich braucht, und ob Abstrecken einen Zerspanungsschritt aus Ihrer Route entfernen kann.

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