Metallplatte nach Maß – Blechbiegen und Biegeradius

Die Nachfrage nach Metallplatten nach Maß wächst in vielen Branchen – vom Maschinenbau über den Fahrzeugbau bis zur Architektur. Individuelle Zuschnitte und präzise Biegearbeiten ermöglichen platzsparende Konstruktionen, sichern definierte Lastaufnahmen und reduzieren die Anzahl der Schraubverbindungen. Dennoch erfordert jeder Auftrag technisches Verständnis: Die Wahl von Werkstoff und Biegeradius beeinflusst die Formbarkeit, die benötigten Werkzeuge, das Risiko von Rissbildungen und die Kosten. Im Alltag von Fertigungsbetrieben werden Bleche vor dem Biegen zugeschnitten, entgratet, je nach Aufgabe gebohrt oder gestanzt, anschließend gebogen und zum Schluss veredelt. Dieser Artikel beleuchtet Schritt für Schritt, welche Regeln bei der Entwicklung einer Metallplatte nach Maß zu beachten sind, wie Blech biegen funktioniert, welche Mindestbiegerradien für Stahl, Edelstahl und Aluminium üblich sind, warum die Faserrichtung eine Rolle spielt und wie die fertigen Bauteile geprüft und dokumentiert werden.

Grundlagen des Blechbiegens

Beim Blechbiegen wird ein flaches Blech entlang einer Linie plastisch verformt, sodass ein definierter Winkel entsteht. Die innere Biegezone wird belastet und gestreckt, während die äußere Zone gestaucht wird; dazwischen liegt die neutrale Faser, an der sich die Länge nicht verändert. Der Radius, der an der Innenseite des Winkels entsteht, wird als Biegeradius bezeichnet. Ein angemessen großer Radius verringert die Dehnungsbelastung und beugt Rissbildung vor, während ein zu kleiner Radius Materialschäden verursachen kann. Häufig wird der zulässige Mindestinnenradius aus der Blechstärke t durch einen Erfahrungsfaktor K berechnet: r = K × t. Dieser Faktor liegt je nach Material und Verfahren zwischen etwa 0,8 und 3. Beim Luftbiegen, der am weitesten verbreiteten Methode, liegt die neutrale Faser näher zur Innenseite, was die Berechnung des K‑Faktors erleichtert. Im Vergleich dazu erzeugt das Matrizenbiegen (auch Gesenkbiegen oder Bombieren genannt) mit geschlossenem Werkzeugsatz einen exakteren Winkel, verlangt aber höhere Presskräfte.

Biegeverfahren

Luftbiegen: Eine Presse drückt einen Stempel (Punsch) das Blech in eine V‑förmige Matrize. Der Stempel geht nicht bis zum Boden, sodass der Winkel durch den Hubweg bestimmt wird. Diese Methode ist flexibel, erfordert geringere Kräfte und liefert saubere Kanten. Die innere Radiusgröße hängt vom Verhältnis der Matrizenöffnung zum Material ab; als Faustregel gilt, dass die Matrizenöffnung etwa sechsmal so breit wie die Blechstärke sein sollte, um einen Radius von einer Blechdicke zu erzeugen.

Gesenkbiegen: Beim Gesenkbiegen fährt der Stempel bis zum Matrizenboden. Das Blech wird in seine Endform gepresst; die Materialrückfederung ist geringer, sodass der Zielwinkel ohne Nachregulierung erreicht wird. Es werden höhere Kräfte benötigt, und der Biegeradius entspricht dem Stempelradius. Diese Methode wird eingesetzt, wenn enge Toleranzen oder kleine Radien gefragt sind.

Prägebiegen (Coining): Hierbei wird der Stempel mit hoher Kraft in das Blech gedrückt, sodass die Materialfasern im Biegebereich gestaucht werden. Die Rückfederung ist minimal, und der Radius entspricht exakt dem Werkzeug. Da die Kräfte sehr hoch sind, wird dieses Verfahren vor allem bei dünnen Blechen und sehr kleinen Radien verwendet.

Innen‑ und Außenradius

Beim Biegen entstehen ein Innenradius (r₁) und ein Außenradius (r₂). Der Innenradius ist der radiusbestimmende Wert, da hier die größten Dehnungen auftreten. Der Außenradius ergibt sich aus der Summe aus Innenradius und Blechdicke: r₂ = r₁ + t. Die Wahl des Innenradius ist entscheidend; wird er kleiner als der zulässige Mindestwert, erhöht sich die Gefahr von Rissen, Materialausbrüchen oder einer Querfaserrissbildung. Für die Konstruktion und die Berechnung der Abwicklungslänge wird der Innenradius herangezogen. Ein größerer Radius verbessert die Umformbarkeit, erhöht jedoch die Länge der Abwicklung und kann bei engen Baugruppen Platz beanspruchen.

Der K‑Faktor und die Biegezusatzlängen

Der K‑Faktor beschreibt die Lage der neutralen Faser in Bezug auf die Blechdicke. Er ist definiert als das Verhältnis zwischen der Materialdicke und der Entfernung der neutralen Faser zur Innenseite: K = tᵢ / t, wobei tᵢ der Abstand der neutralen Faser zur Innenseite ist. Typische K‑Faktoren liegen zwischen 0,3 und 0,5. Ein niedrigerer Wert bedeutet, dass die neutrale Faser näher an der Innenseite liegt, was bei großen Radien der Fall ist; ein höherer Wert wird bei engen Radien verwendet. Der Biegezugaben (bend allowance, BA) beschreibt, um wie viel länger das Material im Biegebereich wird, während der Biegeabschlag (bend deduction, BD) den Betrag angibt, der von der Summe der Schenkel abgezogen wird, um die endgültige Abwicklung zu berechnen. Für einen 90°‑Bogen kann die Biegezugabe näherungsweise mit folgender Formel berechnet werden: BA ≈ π × (r + K × t) × (ϑ / 180). Ein Beispiel: Ein Edelstahlblech mit 2 mm Dicke wird um 90° mit einem Innenradius 3 mm gebogen. Bei einem K‑Faktor von 0,44 ergibt sich eine Biegezugabe von etwa 4,39 mm. Für präzise Bauteile ist die Ermittlung dieser Werte wichtig, damit der Zuschnitt die gewünschte Endlänge erreicht.

Einflussfaktoren auf den Biegeradius

Der tatsächliche Biegeradius wird nicht nur vom Material, sondern auch von mehreren anderen Parametern bestimmt. Diese Faktoren wirken sich gegenseitig aus und sollten bei der Konstruktion bedacht werden:

Materialeigenschaften

Unlegierte Stähle besitzen eine moderate Festigkeit und Zähigkeit, sodass sich Innenradien von etwa 1–1,5 × der Blechdicke realisieren lassen. Edelstahl weist aufgrund seiner höheren Festigkeit und Work‑Hardening‑Tendenz einen größeren Mindestbiegerradius auf; Werte zwischen 1,5 und 3 × der Dicke sind üblich. Aluminium ist duktil, neigt aber zu Rissen bei kleinsten Radien; für gängige Legierungen empfehlen sich Innenradien von 1,5–2 × der Dicke und für harte Legierungen bis 3 ×. Bei Kupfer und Messing ist ein Radius etwa 1 × der Dicke möglich, allerdings sollten chemische Eigenschaften berücksichtigt werden.

Blechdicke und Bend-Winkel

Mit zunehmender Blechdicke steigt der erforderliche Mindestradius. Dünne Bleche bis 3 mm lassen sich mit einem Radius nahe der Dicke biegen, wohingegen Bleche über 10 mm Dicke oft einen Radius von 2–3 × t benötigen. Auch der Biegewinkel spielt eine Rolle: Bei Winkeln größer als 120° ist die Materialdehnung höher; ein größerer Radius reduziert die Belastung. Bei kleinen Winkeln (< 60°) wird das Material stark gestaucht, weshalb die Gefahr von Quetschungen besteht.

Werkzeuge und Maschineneinstellungen

Die Geometrie der Matrize und des Stempels beeinflusst den Radius: Eine breitere Matrizenöffnung verringert die Biegekraft und erhöht den Radius. Ein kleiner Punschradius ermöglicht kleine Radien, erhöht aber das Risiko von Rissen. Moderne CNC‑Abkantpressen verfügen über automatische Bombierung und Winkelmesssysteme, die die Rückfederung kompensieren. Die Wahl der Matrizenöffnungsbreite folgt meist dem Fünf- bis Achtfachen der Blechstärke; größere Öffnungen erzeugen einen größeren Innenradius.

Walzrichtung (Faserrichtung)

Bleche werden durch Walzen hergestellt, wodurch die Kornstruktur längs orientiert wird. Wird quer zur Walzrichtung gebogen, kann sich das Material leichter dehnen; bei Biegung parallel zur Walzrichtung ist das Risiko von Rissbildung höher. Für enge Radien sollte deshalb bevorzugt quer zur Walzrichtung gebogen werden. Je nach Werkstoff kann auch eine Wärmebehandlung vor dem Biegen sinnvoll sein, um die Duktilität zu erhöhen.

Temperatur und Umgebungsbedingungen

Das Kaltumformen ist im Maschinenbau üblich; hier steigt die Festigkeit während des Biegens (Kaltverfestigung), was zu höherem Rückfederungseffekt führen kann. Bei sehr kleinen Radien oder sehr hochfesten Werkstoffen kann ein Warmbiegen notwendig werden, um die Duktilität zu erhöhen. Die Werkstücktemperatur sollte dann gezielt gesteuert werden, um Oxidation zu vermeiden.

Vorbehandlungen und Oberflächenqualität

Ein sauberes, fettfreies Blech mit entgrateten Kanten erleichtert das Biegen. Oberflächenfehler wie Kratzer oder Eingrabungen können bei der Biegung zu Rissinitiationen führen. Oft werden Bleche vor dem Biegen gestrahlt oder gebürstet, um eine homogene Oberfläche zu erzielen.

Materialwahl und spezifische Richtwerte

Die Wahl des Werkstoffs beeinflusst den Biegeradius und den Aufwand bei der Bearbeitung. Nachfolgend werden typische Richtwerte für häufig verwendete Metalle beschrieben. Die Angaben sind als Erfahrungswerte zu verstehen; die genaue Auslegung hängt von Werkstoffgüte, Zustand (weich, kaltgewalzt), Oberfläche und Herstellprozess ab.

Unlegierte Baustähle

Für Baustähle (z. B. S235, S355) gilt, dass der Innenradius in der Regel bei 1–1,5 × der Blechdicke liegt. Dünne Bleche (< 3 mm) können mit einem Radius annähernd der Dicke gebogen werden. Höherfeste Feinkornstähle erfordern größere Radien, um Mikrorisse zu vermeiden. Die Werkstoffnormen nennen häufig Mindestbiegeradien; diese sollten als Richtlinie dienen.

Edelstähle (z. B. 1.4301, 1.4571)

Edelstähle besitzen eine hohe Zugfestigkeit und neigen zur Kaltverfestigung, sodass der Radius größer ausfallen muss. Für austenitische Qualitäten werden meistens 1,5–3 × t empfohlen, für ferritische Stähle 1–2 × t. Bei duplexen Stählen können Werte von 2–4 × t erforderlich sein. Nach dem Biegen werden Anlauffarben und Oxide durch Beizen entfernt; eine anschließende Passivierung baut eine neue Chromoxid‑Schicht auf.

Aluminium und Aluminiumlegierungen

Aluminium ist weich und gut formbar, weist jedoch je nach Legierung unterschiedliche Duktilität auf. Legierungen der Serien 5xxx (z. B. EN AW 5754) lassen sich gut biegen, während 6xxx‑Legierungen höhere Festigkeiten besitzen und größere Radien erfordern. Für Aluminiumbleche bis 6 mm wird ein Innenradius von 1–2 × t, für 6–12 mm 1,5–2,5 × t und darüber 2–3 × t empfohlen. Bei niedrigem Radius besteht die Gefahr von Rissbildung, insbesondere bei stark ausgehärteten Werkstoffen.

Kupfer, Messing und weitere Nichteisenmetalle

Kupfer und Messing haben eine hohe Dehnbarkeit; daher können sie häufig mit einem Radius gleich der Blechdicke oder sogar kleiner gebogen werden. Doch bei deformationsarmen Legierungen (z. B. CuSn) oder großen Materialdicken sollten größere Radien gewählt werden, um Faltenbildung zu vermeiden. Titan oder Nickellegierungen benötigen aufgrund ihrer hohen Festigkeit ebenfalls größere Radien.

Berechnung der Abwicklungslänge und Biegezugaben

Um die Länge des Zuschnitts zu bestimmen, wird die Abwicklungslänge des Bauteils berechnet. Sie setzt sich aus den geraden Schenkeln und der Biegezugabe zusammen. Die geraden Schenkel entsprechen den späteren Bauteillängen abzüglich der Biegeabschläge; hinzu kommt die Biegezugabe, die von Radius, K‑Faktor und Winkel abhängt. Die Formel für die Biegezugabe bei einem Winkel ϑ lautet, wie oben beschrieben, BA ≈ π × (r + K × t) × (ϑ/180). Der Biegeabschlag lässt sich aus der Summe der Schenkellängen minus der Biegezugabe ableiten. Fertigungsbetriebe nutzen Tabellen oder Software, in denen die notwendigen Werte je Werkstoff, Dicke und Werkzeug hinterlegt sind. So wird verhindert, dass die fertige Metallplatte nach Maß zu lang oder zu kurz wird.

Planung und Konstruktion: Empfehlungen für den Biegeprozess

Bei der Entwicklung einer Metallplatte nach Maß müssen Konstrukteure verschiedene Kriterien beachten, um die Herstellung zu vereinfachen und Fehler zu vermeiden. Die folgenden Regeln haben sich in der Praxis bewährt:

Einheitliche Radien und Werkzeuge

Die Reduktion auf wenige Biegeradien im gesamten Bauteil erleichtert die Fertigung. Jeder Radius erfordert ein eigenes Werkzeugprofil; unterschiedliche Radien führen zu häufigem Werkzeugwechsel und erhöhen die Kosten. Wenn möglich, sollte ein einziger Innenradius für alle Biegungen definiert werden.

Mindestschenkellängen

Zwischen zwei Biegekanten und zwischen einer Biegekante und dem Bauteilende sollte eine Mindestlänge eingehalten werden, damit das Werkstück während des Biegens in der Presse korrekt gegriffen werden kann. Ein Wert von 2 × der Blechdicke gilt als untere Grenze, besser sind 3 × t. Bei kürzeren Schenkeln können Spannwerkzeuge das Bauteil nicht sicher halten.

Lochabstände und Ausschnitte

Durchbrüche, Gewinde oder Schlitze dürfen sich nicht zu nah an der Biegekante befinden. Ein Abstand von 2–3 × der Blechdicke zwischen Loch und Biegelinie wird empfohlen. Befindet sich das Loch näher, besteht die Gefahr von Materialverformung oder Rissbildung. Für größere Gewinde (M6 und größer) sollte der Abstand sogar 4–6 × t betragen.

Faserrichtung berücksichtigen

Bleche sollten möglichst quer zur Walzrichtung gebogen werden. Wird längs zur Walzrichtung gebogen, erhöht sich das Risiko von Rissbildung. In Zeichnungen sollte daher die Walzrichtung gekennzeichnet sein, um dem Fertiger die optimale Ausrichtung zu ermöglichen. Bei komplexen Bauteilen kann eine Simulation hilfreich sein, um Dehnungen zu prognostizieren.

Springback kompensieren

Nach dem Entlasten kehrt das Material aufgrund der elastischen Verformung teilweise in die ursprüngliche Form zurück. Diese Rückfederung ist vom Werkstoff und vom Biegeradius abhängig; Edelstahl besitzt eine stärkere Rückfederung als Baustahl. Im Fertigungsprozess wird deshalb mit geringfügig kleinerem Winkel oder engerem Radius gebogen, um den gewünschten Endwinkel zu erreichen. Die notwendige Überbiegung kann aus Erfahrungswerten abgeleitet oder durch Testbiegungen ermittelt werden.

Simulation und Testproben

Bei besonders engen Toleranzen oder unbekannten Materialchargen können Biegetests hilfreich sein. Dabei wird ein kleines Stück des Blechs unter den geplanten Bedingungen gebogen, um den tatsächlichen Radius und den Rückfederungswinkel zu messen. Auch moderne Biegesimulationsprogramme, die Materialkennwerte, Blechdicke und Werkzeuggeometrie berücksichtigen, unterstützen die Auslegung.

Prozesskette vom Rohmaterial zur fertigen Metallplatte

Die Herstellung einer Metallplatte nach Maß umfasst mehrere Arbeitsschritte, die in der richtigen Reihenfolge geplant werden. Die folgende Prozesskette zeigt die wichtigsten Stationen:

Rohmaterial und Zuschnitt

Es beginnt mit der Beschaffung des geeigneten Blechs in der gewünschten Legierung, Dicke und Abmessung. Seriennummern und Werkszeugnisse werden geprüft, um die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften zu verifizieren. Anschließend wird das Blech durch Laserschneiden, Plasmaschneiden, Wasserstrahlschneiden oder Scherschneiden auf das erforderliche Format gebracht. Das Laserschneiden liefert saubere Schnittkanten und hohe Maßhaltigkeit; Plasma eignet sich für dickere Bleche; Wasserstrahl für hitzeempfindliche Werkstoffe.

Entgraten und Kantenverrundung

Nach dem Zuschnitt werden Grate, Schlacken und scharfe Kanten entfernt. Dies geschieht durch Bürsten, Schleifen oder maschinelles Entgraten. Für beschichtete Bauteile wird häufig eine Kantenverrundung durchgeführt, bei der der Kantenradius auf 0,3–0,5 mm gebracht wird. Eine verrundete Kante verbessert die Lackhaftung, verringert die Verletzungsgefahr und erhöht die Korrosionsbeständigkeit.

Biegen auf CNC‑Pressen

Der Kernprozess ist das Biegen. Moderne CNC‑Abkantpressen mit hydraulischem oder elektrischem Antrieb verwenden Präzisionswerkzeuge und messen den Winkel in Echtzeit. Sensoren und Bombiersysteme kompensieren elastische Durchbiegungen des Tisches. Die Programme berücksichtigen den K‑Faktor, die Materialdicke, den gewünschten Innenradius und die Geometrie der Matrize. Bei mehreren Biegungen wird die Reihenfolge so gewählt, dass Kollissionen vermieden und Spannflächen erhalten bleiben.

Nachbearbeitung und weitere Umformungen

Je nach Konstruktion können nach dem Biegen weitere Bearbeitungsschritte folgen: Lochen, Gewindeschneiden, Prägen, Prägen von Sicken, Stanznieten oder das Schweißen von Anschlüssen. Diese Prozesse werden so geplant, dass die bereits hergestellten Biegungen nicht beschädigt werden und die Werkstückspannungen gleichmäßig abgebaut werden.

Oberflächenbehandlung und Beschichtung

Die fertigen Bauteile werden gereinigt, entfettet und je nach Anforderung beschichtet. Optionen sind Pulverbeschichtung, Nasslackierung, Galvanisieren, Eloxieren (für Aluminium) oder Mechanische Veredelung wie Schleifen und Bürsten. Bei Pulverbeschichtungen liegen typische Schichtdicken zwischen 60 und 120 µm, bei Nasslacken zwischen 30 und 80 µm. Für Edelstahl kann auch das Elektropolieren angewendet werden, um eine glänzende, leicht zu reinigende Oberfläche zu erzielen.

Kontrolle und Dokumentation

Abschließend wird die Maßhaltigkeit überprüft. Längen, Breiten und Höhen werden mit Messschiebern, Winkelmessern oder Koordinatenmessgeräten kontrolliert. Radiusschablonen verifizieren den Innenradius. Die Ovalität des Querschnitts wird an Biegungen gemessen; sie sollte nur im definierten Rahmen (typisch ± 5 % des Außendurchmessers) auftreten. Winkelgenauigkeit wird anhand der Zeichnung überprüft. Schweißnähte werden durch Sichtprüfungen, radiografische oder Farbeindringprüfungen bewertet. Die Beschichtungsdicke wird mit Schichtdickenmessgeräten gemessen; eine Haftungsprüfung (Gitterschnitt) stellt sicher, dass die Schicht fest anhaftet. Alle Prüfergebnisse werden dokumentiert, um die Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten.

Qualitätskriterien und Messmethoden

Um die Anforderungen an eine Metallplatte nach Maß zu erfüllen, werden verschiedene Qualitätskriterien herangezogen:

Maßhaltigkeit

Länge, Breite, Höhe und Position der Biegungen werden mit Lehren oder Koordinatenmessgeräten geprüft. Die Toleranzen richten sich nach EN ISO 2768 oder kundenspezifischen Vorgaben. Radiusschablonen unterstützen die Kontrolle des richtigen Biegeradius.

Ovalisierung und Querschnitt

Beim Biegen kann der Querschnitt leicht oval werden. Der Außendurchmesser wird in der Biegesektion und in geraden Abschnitten gemessen. Es sollte lediglich eine definierte Ovalisierung auftreten; Abweichungen von ± 5 % des Außendurchmessers gelten als akzeptabel.

Winkelgenauigkeit

Die Biegewinkel werden mit Winkelmessern kontrolliert. Abweichungen von wenigen Zehntelgraden können bei der Montage zu Versatz führen. CNC‑Pressen mit Winkelmessung reduzieren diese Fehler.

Schweißnahtqualität

Wenn nach dem Biegen geschweißt wird, werden die Nähte überprüft. Sichtprüfungen decken Spritzer, Poren oder Bindefehler auf. Bei sicherheitsrelevanten Bauteilen werden zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Durchstrahlungsprüfung oder Ultraschall eingesetzt.

Oberflächenzustand

Die Oberflächen sind auf Kratzer, Schleifspuren und Anlauffarben zu prüfen. Eine homogene Struktur ohne sichtbare Defekte bildet die Grundlage für Beschichtungen oder optische Anwendungen.

Passivierung und Reinigung

Bei Edelstahl werden nach dem Biegen und Schweißen Oxide durch Beizen entfernt. Anschließend erfolgt eine Passivierung mit Zitronen- oder Salpetersäure; dabei entsteht eine nur wenige Nanometer dicke Chromoxidschicht, die einen dauerhaften Korrosionsschutz bietet. Vor dem Beizprozess müssen Fette und Chloride vollständig entfernt werden, damit die Passivierung wirksam ist.

Beschichtungsdicke und Haftung

Für beschichtete Platten ist die Schichtdicke mit einem Schichtdickenmessgerät zu bestimmen. Pulverlacke haben je nach Norm Schichtdicken zwischen 60 und 120 µm. Die Haftung wird mit der Gitterschnittprüfung kontrolliert; bei Beschädigungen der Beschichtung muss die Ursache (Reinigung, Vorbehandlung, Beschichtungsparameter) ermittelt werden.

Dokumentation

Alle Messwerte und Abweichungen werden protokolliert. Diese Dokumentation dient als Nachweis gegenüber dem Auftraggeber und als Grundlage für interne Verbesserungen. Eine lückenlose Nachverfolgung der Chargennummern ermöglicht es, bei Reklamationen schnell die Ursache zu ermitteln.

Typische Fehlerbilder und wie sie vermieden werden

Während der Entwicklung und Fertigung von Metallplatten nach Maß treten häufig wiederkehrende Fehler auf. Das Bewusstsein für diese Risiken erleichtert die Prävention:

Unterschreitung des Mindestbiegerradius

Ein zu kleiner Innenradius führt zu Rissen oder Faltenbildung. Ursache ist oftmals eine falsche Materialannahme oder der Wunsch nach sehr kompakten Abmessungen. Abhilfe schafft die Einhaltung der oben genannten Richtwerte, das Prüfen der Werkstoffdaten und gegebenenfalls die Anpassung der Konstruktion.

Unzureichende Berücksichtigung von Springback

Wer die Rückfederung nicht einplant, erhält Winkelabweichungen. Moderne CNC‑Abkantpressen kompensieren Springback; dennoch sollte der Konstrukteur eine Überbiegung kalkulieren. Versuche mit Probenmaterial liefern verlässliche Werte.

Falsche Walzrichtung

Wenn entlang der Walzrichtung gebogen wird, erhöht sich das Risiko von Haarrissen. Eine Änderung der Bauteilausrichtung oder die Verwendung von Blechen mit geeigneter Faserrichtung kann das Problem verhindern.

Unzureichende Schenkel- oder Lochabstände

Zu kurze Abstände zwischen Biegung und Loch führen zu Verformungen. Durch die Einhaltung von mindestens 2–3 × der Blechdicke bleibt ausreichend Material zur Aufnahme der Verformung.

Oberflächen- und Kantenfehler

Nicht entgratete Kanten verursachen Verletzungsgefahr und beeinträchtigen Beschichtungen. Eine systematische Entgratung und Kantenverrundung sollte deshalb immer Teil der Prozesskette sein.

Fehlende Simulation oder Testbiegen

Gerade bei neuen Werkstoffen oder komplexen Geometrien können simulierte oder reale Testbiegeserien böse Überraschungen verhindern. Schon ein kurzer Testdurchlauf liefert Erkenntnisse zur Rückfederung und zum maximalen Radius.

Fehler bei der Beschichtung

Mangelnde Reinigung, falsche Passivierung oder zu dicke bzw. zu dünne Beschichtung führen zu Haftungsproblemen. Eine gründliche Vorbehandlung und die Einhaltung der Schichtdickenvorgaben sichern die Haltbarkeit.

Checklisten für Angebot und Konstruktion

Die folgenden Listen helfen dabei, die wichtigsten Daten für den Einkauf oder die Angebotsanfrage zusammenzustellen und gleichzeitig die Konstruktionsregeln zu berücksichtigen.

Checkliste für Angebotsanfragen

• Werkstoff und Güte: Welche Legierung oder Stahlgüte wird benötigt? Liegen Werkstoffzeugnisse vor?
• Blechdicke und Abmessungen: Nennen Sie die Dicke und Abmessungen der Platte sowie erlaubte Toleranzen.
• Biegeradien: Geben Sie den gewünschten Innenradius oder die zulässigen Bereiche an.
• Geometrie: Fügen Sie CAD‑Zeichnungen (STEP, DXF) mit allen Bemaßungen, Winkeln und Lochpositionen bei.
• Oberflächenanforderungen: Soll das Bauteil unbehandelt, gebürstet, geschliffen, pulverbeschichtet oder lackiert werden? Gibt es optische Anforderungen?
• Stückzahl: Benötigen Sie Prototypen, Kleinserien oder Großserien?
• Liefertermin und Qualitätsnachweise: Sind Prüfprotokolle, Werkstoffbescheinigungen oder Zertifikate notwendig?

Konstruktionsleitfaden

• Innenradius wählen: Mindestens 1 × t für weiche Stähle, 1,5–3 × t für Edelstahl und 1,5–2 × t für Aluminium.
• Schenkelabstand: Zwischen zwei Biegungen bzw. zwischen Biegung und Bauteilrand sollten ≥ 2 × t liegen.
• Lochabstand: Der Abstand zwischen Loch und Biegeachse sollte ≥ 2–3 × t betragen. Bei größeren Gewinden ist mehr Abstand einzuplanen.
• Faserrichtung berücksichtigen: Falls möglich quer zur Walzrichtung biegen, um Rissbildung zu minimieren.
• Einheitliche Radien: Sofern es die Konstruktion erlaubt, denselben Radius für mehrere Biegungen nutzen.
• Werkzeuge auswählen: Abstimmen der Matrizenöffnung auf das Material (ca. fünf- bis achtfacher Materialstärke).
• Oberflächenbehandlung planen: Bei beschichteten Bauteilen müssen Entgratung und Kantenverrundung berücksichtigt werden.

Beispiele und Anwendungsfälle

Die folgenden Anwendungsbeispiele zeigen, wie Metallplatten nach Maß in der Praxis eingesetzt werden und welche Biegeradien und Fertigungsschritte sinnvoll sind.

Gehäuse für eine Schaltschranktür

Ein Gehäuse aus 2 mm verzinktem Stahlblech soll einen rechteckigen Grundriss mit zwei Biegungen zu 90° haben. Der Innenradius wird mit 2 mm gewählt, um Rissfreiheit zu gewährleisten. Vor dem Biegen werden Aussparungen für Scharniere und Schlösser laser­geschnitten; die Abstände zur Biegekante liegen bei mindestens 6 mm (3 × t). Nach dem Biegen werden die Kanten entgratet und die ganze Platte pulverbeschichtet; die Schichtdicke beträgt 80 µm. Die Rückfederung wird mit einem zusätzlichen Überbiegungswinkel von 1° ausgeglichen.

Maschinenabdeckung aus Edelstahl

Für eine chemische Anlage wird eine Abdeckung aus 4 mm Edelstahl 1.4301 benötigt. Aufgrund der aggressiven Umgebung ist eine korrosionsbeständige Oberfläche erforderlich. Der Innenradius wird auf 6 mm festgelegt (1,5 × t). Nach dem Zuschnitt wird die Kante auf 0,5 mm verrundet. Nach dem Biegen werden die Schweißnähte elektropoliert, um die Oberfläche zu glätten. Anschließend erfolgt eine Passivierung und eine abschließende Bürstung, um eine satinierte Oberfläche zu erzielen.

Aluminiumblende für ein Verkehrsmittel

Eine Blende aus 3 mm Aluminium AW 5754 soll einen dekorativen Charakter haben. Es sind zwei 135°‑Biegungen vorgesehen. Für Aluminium wird ein Innenradius von 6 mm gewählt (2 × t). Die Walzrichtung wird so ausgerichtet, dass beide Biegungen quer zur Faser verlaufen. Nach dem Biegen werden die Kanten entgratet und das Bauteil wird eloxiert mit einer Schichtdicke von 15 µm.

Schütte aus Stahlblech für Schüttgüter

Eine Schütte aus 8 mm Stahl muss hohe Lasten aufnehmen. Der Innenradius beträgt 12 mm (1,5 × t). Die Konstruktion sieht mehrere Biegungen mit unterschiedlichen Winkeln vor; alle Radien werden einheitlich gewählt, um den Werkzeugwechsel zu minimieren. Nach dem Biegen werden zusätzliche Verstärkungsrippen angeschweißt. Die ganze Schütte wird feuerverzinkt, weshalb die Kanten zuvor gründlich entgratet werden.

Dekorative Wandverkleidung

Eine Wandverkleidung aus 1,5 mm Messing für ein Hotel soll mehrfach gebogen werden, um ein Wellenmuster zu erzeugen. Messing ermöglicht kleine Radien; es wird ein Innenradius von 1,5 mm gewählt. Nach dem Biegen wird die Oberfläche gebürstet und mit Klarlack versiegelt. Für die Montage werden Passlöcher gebohrt; die Abstände zur Biegekante betragen mindestens 4,5 mm.

FAQ – häufige Fragen zu Metallplatten und Biegeradien

Wie lässt sich der Mindestbiegerradius für ein Blech berechnen?

Der Mindestbiegerradius hängt von der Blechdicke, dem Werkstoff und der Biegeart ab. Häufig wird mit einem Faktor K gerechnet, der zwischen 0,8 und 3 liegt. Der Innenradius ergibt sich dann aus r = K × t. Baustähle liegen bei 1–1,5 × t, Edelstahl bei 1,5–3 × t, Aluminium bei 1,5–2 × t.

Was ist der Unterschied zwischen Luftbiegen und Gesenkbiegen?

Beim Luftbiegen wird das Blech nicht vollständig in die Matrize gedrückt; der Winkel wird durch den Stempelhub bestimmt, und der Innenradius wird durch das Verhältnis von Matrizenöffnung zu Blechdicke beeinflusst. Beim Gesenkbiegen (bottoming) wird der Stempel bis zum Matrizenboden geführt, wodurch der Innenradius dem Stempelradius entspricht und die Rückfederung gering ist.

Welche Rolle spielt der K‑Faktor?

Der K‑Faktor beschreibt die Lage der neutralen Faser innerhalb des Materials. Er ist maßgeblich für die Berechnung der Abwicklungslänge und hängt von Werkstoff, Dicke, Biegeradius und Verfahren ab. Ein K‑Faktor um 0,4 ist für viele Anwendungen gängig.

Warum sollte die Walzrichtung beachtet werden?

Die Faserstruktur im Blech beeinflusst die Dehnbarkeit. Beim Biegen quer zur Walzrichtung verteilt sich die Beanspruchung gleichmäßiger, und das Risiko von Rissen sinkt. Wird entlang der Walzrichtung gebogen, ist die Gefahr von Haarrissen und Faltenbildung höher.

Was ist Springback und wie wird es kompensiert?

Springback bezeichnet die elastische Rückverformung des Materials nach dem Entlasten. Besonders bei hochfesten Werkstoffen kann der Winkel um mehrere Grad abweichen. Zur Kompensation wird während des Biegens ein etwas kleinerer Winkel eingestellt oder mit geschlossenem Werkzeug (Gesenkbiegen) gearbeitet.

Wie genau ist ein Laserschnitt vor dem Biegen?

Moderne Laserschneidanlagen arbeiten mit Toleranzen von ± 0,1 mm oder besser. Die Schnittkanten sind sauber und erfordern meist nur eine leichte Entgratung. Die Maßhaltigkeit vor dem Biegen ist wichtig, da Abweichungen sich auf den Biegewinkel und die Abwicklungslänge auswirken.

Wie werden Biegetoleranzen definiert?

Die Toleranzen für Längen und Winkel richten sich nach allgemeinen Normen wie DIN ISO 2768 oder nach kundenspezifischen Vorgaben. Übliche Winkel­ toleranzen liegen bei ± 0,5° bis ± 1°. Längentoleranzen betragen bei kurzen Schenkeln ± 0,2 mm und steigern sich mit der Bauteillänge. Für den Innenradius gibt es produkt­ spezifische Toleranzen, die meist ± 0,5 mm betragen.

Welche Rolle spielt die Biegerichtung bei mehrstufigen Biegungen?

Bei Bauteilen mit mehreren Biegungen muss die Reihenfolge so gewählt werden, dass jede Biegung zugänglich bleibt. Eine falsche Reihenfolge führt zu Kollisionen zwischen Bauteil und Werkzeug. Außerdem kann das zweimalige Biegen in verschiedene Richtungen zu Materialermüdung führen; deshalb sollte die Anzahl der Biegungen minimiert werden.

Was ist bei beschichteten Blechen zu beachten?

Beschichtete Bleche (z. B. verzinkte oder lackierte Bleche) sollten möglichst erst nach dem Biegen beschichtet werden. Wird ein bereits beschichtetes Blech gebogen, können Risse in der Beschichtung entstehen. Vor dem Beschichten müssen die Kanten entgratet und verrundet sein.

Warum sind Blechkanten zu verrunden?

Scharfe Kanten reduzieren die Haftung von Beschichtungen und erhöhen die Korrosionsgefahr. Eine Kantenverrundung auf 0,3–0,5 mm sorgt für gleichmäßige Schichtdicken und schützt vor Verletzungen. Je nach Norm (z. B. EN 1090) können größere Radien erforderlich sein.

Wann wird Warmbiegen eingesetzt?

Warmbiegen kommt dann zum Einsatz, wenn der Werkstoff bei Raumtemperatur nicht ausreichend duktil ist oder der gewünschte Radius zu klein wäre. Durch Erwärmen wird die Fließgrenze gesenkt, wodurch kleinere Radien ohne Rissbildung möglich sind. Typische Beispiele sind dicke hochfeste Bleche oder spezielle Legierungen.

Eine Metallplatte nach Maß entsteht nicht durch Zufall, sondern durch die präzise Abstimmung von Material, Blechbiegen und Biegeradius. Die Werkstoffwahl bestimmt, wie klein der Innenradius sein darf und wie viel Springback zu erwarten ist. Die Berechnung des K‑Faktors und der Abwicklungslänge stellt sicher, dass das Bauteil später in die Konstruktion passt. Eine durchdachte Konstruktionsplanung mit einheitlichen Radien, ausreichenden Schenkelabständen und Berücksichtigung der Walzrichtung erleichtert die Fertigung. In der Praxis folgen auf den Zuschnitt die Entgratung, das Biegen, gegebenenfalls weitere Umformungen, die Oberflächenbehandlung und die gründliche Qualitätskontrolle. Mit klaren Checklisten und Dokumentation lässt sich die Prozesssicherheit erhöhen. Der richtige Biegeradius sichert die Formstabilität und verhindert Risse – ein Vorteil, der sich über die gesamte Lebensdauer der Platte bezahlt macht.