Ziehsicken

Ziehsicken sind Erhebungen und Vertiefungen im Niederhalterbereich eines Ziehwerkzeugs. Das Blech muss sie beim Einlaufen durchwandern und wird dabei gebogen und zurückgebogen. Diese Umformarbeit bremst den Materialeinzug, örtlich und gezielt dosierbar.

Warum der Materialeinzug gebremst wird

In der Ziehoperation wird Blech aus dem Flansch in die Form eingezogen. Wie viel Material an welcher Stelle nachfließt, entscheidet über das Ergebnis: Fließt zu viel nach, entstehen Druckspannungen und das Blech wirft Falten. Fließt zu wenig nach, trägt das Bauteil die Umformung aus seiner eigenen Fläche, dünnt aus und reißt im Grenzfall.

Dieser Materialfluss lässt sich über den Niederhalter beeinflussen. Dessen Wirkung ist jedoch zunächst flächig und damit grob: Sie betrifft den gesamten Flansch. Bei realen Bauteilen – etwa einem Karosserieaußenteil mit unterschiedlich tiefen Bereichen und wechselnden Krümmungen – braucht es an einzelnen Stellen mehr Rückhaltung als an anderen. Genau diese örtliche Differenzierung leisten Ziehsicken.

Wirkmechanismus

Die bremsende Wirkung setzt sich aus zwei Anteilen zusammen:

• Biegearbeit: Das Blech wird beim Durchlaufen der Sicke mehrfach gebogen und wieder gestreckt. Diese plastische Verformungsarbeit muss zusätzlich aufgebracht werden und wirkt dem Einzug entgegen.
• Reibung: Durch die Umlenkung steigt der Flächendruck an den Kontaktstellen. Die Reibkraft zwischen Blech und Werkzeug nimmt entsprechend zu.

Der Biegeanteil überwiegt in der Regel. Das hat eine praktische Folge: Die Wirkung einer Sicke hängt stark von der Blechdicke und vom Werkstoff ab. Eine Geometrie, die an einem weichen Tiefziehstahl funktioniert, verhält sich an einem höherfesten Stahl oder an Aluminium anders. Sicken sind daher nie allgemein, sondern immer für den konkreten Fall auszulegen.

Bauformen

Gängig sind, in aufsteigender Rückhaltewirkung:

• Rundsicke – eine gerundete Vertiefung mit zugehöriger Erhebung. Die am häufigsten eingesetzte Form; moderate Wirkung, gut nacharbeitbar.
• Rechtecksicke (Kastensicke) – kantiger Querschnitt, deutlich stärkere Umlenkung und damit höhere Rückhaltung.
• Keilsicke – keilförmiger Querschnitt für hohe örtliche Wirkung, auch als Abschlusselement am Flanschrand.
• Stufensicke (Schwelle) – ein einseitiger Versatz ohne Gegenform; wirkt als Umlenkung über eine Kante.

Neben der Querschnittsform sind Lage und Verlauf entscheidend. Sicken folgen meist der Bauteilkontur, werden aber unterbrochen oder in der Wirkung abgestuft, um den Einzug entlang des Umfangs unterschiedlich zu bremsen. Sie liegen im Bereich der Zusatzform und damit außerhalb des späteren Bauteils. Nach dem Beschneiden sind sie am fertigen Teil nicht mehr vorhanden.

Abbildung in der Simulation

In der Umformsimulation werden Ziehsicken meist nicht geometrisch aufgelöst. Eine Sicke vollständig zu vernetzen, erfordert eine sehr feine Diskretisierung im Flanschbereich und treibt die Rechenzeit in die Höhe, obwohl der Flansch selbst nicht zum Bauteil gehört.

Stattdessen arbeitet man mit einem Ersatzmodell: Die Sicke wird als Linie definiert, der eine Rückhaltewirkung zugewiesen wird. Das Modell gibt den Effekt auf den Materialfluss wieder, ohne die Geometrie darzustellen. Erst in späteren Absicherungsschritten – oder wenn das Ersatzmodell an seine Grenzen kommt – wird die Sicke real abgebildet.

Wie solche Ersatzmodelle aufgebaut und kalibriert werden, behandelt die Schwesterseite tiefziehsimulation.de. Diese Seite befindet sich noch im Aufbau.

Nacharbeit im Try-out

Ziehsicken gehören zu den Elementen, die bei der Einarbeitung des Werkzeugs regelmäßig verändert werden. Der Grund liegt in der Richtung der Nacharbeit: Eine Sicke lässt sich zurücknehmen, abflachen oder örtlich entfernen; Material abtragen ist am Werkzeug vergleichsweise einfach. Sie nachträglich zu verstärken bedeutet Auftragsschweißen und Nachbearbeiten der Wirkfläche und ist deutlich aufwendiger.

Diese Asymmetrie prägt die Planung: Im Zweifel wird die Rückhaltung eher etwas höher angelegt als zu niedrig, weil der Weg zurück der günstigere ist.

Häufige Fragen

Wozu dienen Ziehsicken?

Ziehsicken bremsen den Materialeinzug im Niederhalterbereich örtlich ab. Dadurch lässt sich der Materialfluss entlang des Bauteilumfangs unterschiedlich steuern, was mit dem flächig wirkenden Niederhalter allein nicht möglich ist.

Welche Bauformen von Ziehsicken gibt es?

Verbreitet sind Rundsicke, Rechtecksicke, Keilsicke und Stufensicke. Sie unterscheiden sich in der Stärke der Umlenkung und damit in der Rückhaltewirkung.

Sind Ziehsicken am fertigen Bauteil sichtbar?

Die Ziehsicken selbst nicht, da sie im Bereich der Zusatzform außerhalb der Bauteilkontur liegen und beim Beschneiden abgetrennt werden. Material, das während des Ziehens durch die Sicke gelaufen ist, gelangt jedoch teilweise in die Bauteilzarge und kann dort Einlaufspuren hinterlassen.

Werden Ziehsicken in der Umformsimulation geometrisch abgebildet?

In der Regel nicht. Üblich ist ein Ersatzmodell, bei dem der Sicke als Linie eine Rückhaltewirkung zugewiesen wird. Das spart Rechenzeit, da der Flanschbereich sonst sehr fein vernetzt werden müsste.