Wird Faltenbildung durch ein Werkstoffproblem oder ein Werkzeugproblem verursacht?

Sie ist in erster Linie ein Werkzeug- und Prozessproblem, verursacht durch unzureichende Niederhalterkraft oder fehlende Ziehwulststeuerung. Umformbarkeit und Schmierung des Werkstoffs können einen Grenzfall jedoch in Richtung Faltenbildung oder davon weg verschieben.

Lässt sich Faltenbildung nach dem Bau des Werkzeugs beheben, oder ist eine vollständige Neukonstruktion nötig?

Oft lässt sie sich im Tryout durch Anpassung des Niederhalterdrucks oder durch Hinzufügen bzw. Umpositionieren von Ziehwülsten beheben, ohne das Werkzeug komplett neu zu konstruieren – ein Grund dafür, dass Tryout-Iterationen zur normalen Inbetriebnahme eines Tiefziehteils gehören.

Faltenbildung an Tiefziehteilen: Warum sie entsteht und wie die Werkzeugkonstruktion sie verhindert

Faltenbildung ist eine der beiden klassischen Fehlerarten beim Tiefziehen (die andere ist das Reißen) und entsteht aus nahezu entgegengesetztem Grund: Statt dass sich der Werkstoff zu stark dehnt und reißt, wird er gestaucht und knickt aus, weil zu viel Material in zu wenig Raum gedrängt wird.

Der Mechanismus: Druck-Tangentialspannung im Flansch

Wird eine Platine in die Matrizenöffnung gezogen, muss der äußere Flanschbereich seinen Umfang verkleinern, um in die Ziehform mit kleinerem Durchmesser einzufließen. Diese Umfangsverkürzung setzt den Flanschwerkstoff unter Druckspannung. Ist das Material im Verhältnis zu dieser Druckbelastung dünn und wird nicht flach gehalten, knickt es zu Falten aus, statt gleichmäßig nach innen zu fließen.

Die Niederhalterkraft ist die wichtigste Stellgröße

Zu geringe Niederhalterkraft lässt den Flansch abheben und Falten werfen. Zu große Kraft behindert den Werkstofffluss in die Matrize und kann stattdessen Reißen verursachen. Die richtige Niederhalterkraft zu finden, ist oft ein iterativer Tryout-Prozess und kein einzelner berechneter Wert, besonders bei unsymmetrischen Teilen, bei denen die Flanschspannung entlang des Umfangs nicht gleichmäßig ist.

Ziehwülste bieten lokale Steuerung, wo gleichmäßige Niederhalterkraft nicht ausreicht

Bei komplexen oder asymmetrischen Zügen erzeugen Ziehwülste (erhabene Rippen auf Niederhalter oder Matrizenoberfläche) lokalen Widerstand gegen den Werkstofffluss. So kann der Werkzeugkonstrukteur fein einstellen, wie viel Material in verschiedene Bereiche des Zuges einfließt, statt sich allein auf den Niederhalterdruck zu verlassen. Das ist ein Standardinstrument der Folgeverbund- und Transferwerkzeugkonstruktion für Teile, die in manchen Bereichen Falten werfen, in anderen aber mehr Werkstofffluss benötigen.

Werkstoff und Schmierung spielen eine unterstützende Rolle

Ein weicherer, besser umformbarer Werkstoff und eine geeignete Ziehschmierung helfen dem Material, gleichmäßiger in die Matrize zu fließen, und verringern in Grenzfällen die Neigung zur Faltenbildung. Beides ersetzt jedoch nicht die richtige Niederhalterkraft und Ziehwulstgestaltung, wenn der grundlegende Werkzeugaufbau für die Teilegeometrie falsch ist.