Addendum und Zusatzformen

Das Addendum ist der Flächenbereich, der zwischen dem Rand des Bauteils und der Ziehkante des Werkzeugs ergänzt wird. Es gehört nicht zum fertigen Teil und wird später abgeschnitten. Ohne es wäre das Teil allerdings gar nicht ziehbar. Sein Entwurf ist eine der zentralen Arbeiten der Methodenplanung.

Warum zusätzliche Fläche nötig ist

Ein Blechteil endet selten dort, wo das Material beim Ziehen gehalten werden muss. Der Niederhalter braucht eine ebene Fläche zum Klemmen, der Materialfluss braucht einen definierten Weg in die Form, und die Elemente zur Steuerung dieses Flusses brauchen Platz. All das liegt außerhalb der Bauteilkontur.

Würde man ein Werkzeug exakt auf die Bauteilgeometrie bauen, gäbe es keinen Bereich, über den das Blech kontrolliert nachfließen könnte. Das Addendum schafft diesen Bereich. Es ist damit kein Zugeständnis an die Fertigung, sondern Voraussetzung dafür, dass überhaupt gezogen werden kann.

Bestandteile

Ziehwand (Zarge der Zusatzform)

Die Fläche zwischen dem Bauteilrand und der Ziehkante. Sie verlängert den Weg, den das Material zurücklegt, und beeinflusst damit, wie stark es beansprucht wird.

Ziehkante

Die Rundung, an der das Blech aus der geklemmten Fläche in die Zarge umgelenkt wird. Ihr Verlauf bestimmt mit, aus welcher Richtung Material nachfließt.

Niederhalterfläche

Der ebene oder leicht gewölbte Bereich, in dem der Flansch geklemmt wird. Sie muss gleichmäßig tragen, damit die Klemmwirkung nicht ungleich verteilt ist.

Ziehsicken

Liegen in der Niederhalterfläche und bremsen den Materialeinzug örtlich.

Füllflächen

Schließen Ausschnitte, Löcher und Durchbrüche des Bauteils vorläufig. Ein Loch im Umformbereich stört den Materialfluss und erzeugt an seinem Rand eine Spannungsspitze. Deshalb wird es erst in einer späteren Operation eingebracht und bis dahin überdeckt.

Was mit der Gestalt gesteuert wird

Das Addendum ist der größte Freiheitsgrad, den die Planung hat: Die Bauteilgeometrie ist vorgegeben, die Werkstoffwahl meist auch, aber die Zusatzform darf frei gestaltet werden, solange sie herstellbar ist. Über sie lassen sich beeinflussen:

• Richtung und Menge des Materialflusses. Über den Verlauf der Ziehkante und die Höhe der Ziehwand.
• Verteilung der Beanspruchung. Eine längere Ziehwand verteilt die Umformung auf mehr Material und entlastet kritische Zonen.
• Rückfederungsverhalten. Der Spannungszustand, mit dem ein Bereich aus der Ziehoperation kommt, entscheidet, wie stark er sich später zurückverformt.
• Größe der Platine und damit die Materialausnutzung, siehe Platinenermittlung.

Der Zielkonflikt

Eine großzügige Zusatzform macht den Prozess robust: mehr Fläche zum Klemmen, längerer Weg, breiteres Prozessfenster. Sie kostet aber Material, und zwar bei jedem einzelnen Teil über die gesamte Serienlaufzeit. Bei Stückzahlen im Millionenbereich ist der Flächenanteil, der nach dem Beschneiden als Abfall anfällt, eine relevante Kostengröße.

Eine knappe Zusatzform spart Material, verschmälert aber das Prozessfenster. Der Prozess reagiert dann empfindlicher auf Schwankungen in Werkstoff, Schmierung und Werkzeugzustand, und das zeigt sich erst in der Serie, nicht im Try-out. Die Abwägung lautet also: Materialkosten gegen Prozessrobustheit.

Wie es entsteht

Die Auslegung erfolgt iterativ im Wechsel mit der Umformsimulation. Ein erster Flächenentwurf wird gerechnet, die Ergebnisse zu Ausdünnung und Faltenneigung führen zu Anpassungen an Ziehwand oder Ziehkantenverlauf, und der geänderte Stand wird erneut geprüft, bis ein ausreichend breites Prozessfenster erreicht ist.

Weil sich mit der Zusatzform auch der Einlauf und der Zuschnitt ändern, werden Zusatzform, Platinenumriss, Sickenverteilung und Niederhalterfläche immer gemeinsam festgelegt.

Wie diese Schleifen numerisch ablaufen und bewertet werden, behandelt die Schwesterseite tiefziehsimulation.de. Diese Seite befindet sich noch im Aufbau.