Die 7 häufigsten Fehler in der Blechkonstruktion und ihre Lösungen

Fehler in der Blechkonstruktion führen im Fertigungsprozess zu erheblichen Kostensteigerungen, Zeitverlusten und Qualitätsproblemen. Ein kleiner Fehler in der Konstruktionsphase kann in der Serienfertigung Tausende von Teilen betreffen. In unserer langjährigen Erfahrung in der Blechberatung bei Burak Engineering haben wir beobachtet, dass Ingenieure und Konstrukteure immer wieder dieselben Fehler machen.

In diesem Leitfaden behandeln wir ausführlich die 7 am häufigsten auftretenden kritischen Probleme unter den Fehlern in der Blechkonstruktion sowie umsetzbare Lösungsvorschläge für jedes einzelne.

1. Den minimalen Biegeradius ignorieren: der häufigste Fehler in der Blechkonstruktion

Jedes Metall besitzt einen bestimmten minimalen Biegeradius; wird dieser Wert unterschritten, entstehen Risse im Material. Besonders kritisch ist dies bei Edelstahl und hochfesten Legierungen. Als Faustregel gilt: Der innere Biegeradius sollte mindestens der Materialdicke entsprechen.

Bei hochfesten Stählen kann dieser Wert auf das 2- bis 3-Fache der Materialdicke steigen. Bei Aluminiumlegierungen können je nach Wärmebehandlungszustand (Temper) große Unterschiede auftreten. Aluminium im Zustand T6 erfordert einen deutlich größeren Biegeradius als weiches Aluminium.

Lösung: Fordern Sie das technische Datenblatt (Datasheet) von Ihrem Materiallieferanten an. Führen Sie im SolidWorks-Sheet-Metal-Modul Simulationen mit korrekt eingestellter Materialbibliothek durch. Führen Sie in der Prototypenphase unbedingt einen Biegetest durch.

Für weitere Informationen nehmen Sie Kontakt mit uns auf.

2. Den K-Faktor falsch einstellen

Der K-Faktor ist ein kritischer Parameter, der die Lage der neutralen Faser bestimmt und die Abmessungen der Abwicklung direkt beeinflusst. Ein falscher K-Faktor-Wert führt zu Maßabweichungen in der Fertigung und dazu, dass die Teile bei der Montage nicht zusammenpassen.

Der K-Faktor hängt von Materialtyp, Dicke und Biegeverfahren ab. Für weichen Stahl (DC01, DC04) wird in der Regel ein Bereich von 0.40-0.45 verwendet. Für Edelstahl (AISI 304, 316) wird ein Bereich von 0.45-0.50 empfohlen.

Für Aluminium ist ein Bereich von 0.33-0.40 geeignet.

Lösung: Definieren Sie mit der Gauge-Table-Funktion in SolidWorks die korrekten K-Faktor-Werte für jede Kombination aus Material und Dicke. Kalibrieren Sie den K-Faktor durch Messungen an der ersten Fertigungscharge. Als Referenzquelle können Sie die Engineering Toolbox nutzen.

3. Die Biegereihenfolge nicht planen

Bei komplexen Blechteilen ist die Biegereihenfolge von entscheidender Bedeutung. Eine falsche Reihenfolge kann dazu führen, dass das Teil mit dem Werkzeug kollidiert, sich nicht biegen lässt oder der Bediener das Teil nicht positionieren kann. Unter den Fehlern in der Blechkonstruktion ist dies das Problem, das die meiste Zeit kostet.

Insbesondere bei kastenförmigen Teilen, U-Profilen und Geometrien mit mehreren Biegungen darf ohne Reihenfolgeplanung nicht mit der Fertigung begonnen werden. Nach jeder Biegung muss geprüft werden, ob die neue Geometrie des Teils für die nächste Biegung geeignet ist.

Lösung: Simulieren Sie die Biegereihenfolge in SolidWorks. Führen Sie in der Abkantpressen-Software (Metalix cncKad, RADAN) eine Offline-Simulation mit Kollisionsprüfung durch. Als Faustregel gilt: von innen nach außen, von klein nach groß.

4. Unklare Toleranzen und Fehler in der Blechkonstruktion

Fehlende Toleranzangaben in technischen Zeichnungen stiften beim Lohnfertiger Verwirrung und führen dazu, dass jeder Hersteller seine eigenen Standards anwendet. Das Ergebnis sind Inkonsistenzen zwischen den Teilen und Probleme bei der Montage.

Allgemeintoleranzen für Blechteile sollten nach DIN 6935 oder ISO 2768 definiert werden. Die Toleranz des Biegewinkels liegt üblicherweise zwischen ±0.5° und ±1°. Die Toleranz ebener Maße variiert zwischen ±0.1 mm und ±0.5 mm.

Die Positionstoleranz von Bohrungen lässt sich mit einer Genauigkeit von ±0.05 mm erreichen.

Lösung: Fügen Sie jeder technischen Zeichnung eine Tabelle mit Allgemeintoleranzen hinzu. Geben Sie für kritische Maße spezielle Toleranzen an. Beseitigen Sie Unklarheiten mithilfe von GD&T (Geometrische Bemaßung und Tolerierung).

Besprechen Sie die Toleranzfähigkeiten vorab mit Ihrem Lohnfertiger.

5. Die Rückfederung (Springback) nicht einkalkulieren

Rückfederung ist die Tendenz des Metalls, nach Wegnahme der Biegekraft teilweise in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Teile, die ohne Berücksichtigung dieses Effekts gefertigt werden, weichen vom gewünschten Winkel ab. Besonders ausgeprägt tritt die Rückfederung bei hochfesten Stählen und Edelstählen auf.

Bei 1 mm dickem weichem Stahl DC01 beträgt die Rückfederung etwa 1-2°, während sie bei AISI-304-Edelstahl gleicher Dicke 3-5° erreichen kann. Bei hochfesten Stählen (HSLA, DP) kann dieser Wert auf 5-8° steigen.

Lösung: Stellen Sie an der Steuerung der Abkantpresse eine Rückfederungskompensation ein. Analysieren Sie die Rückfederung nach dem Biegen mit SolidWorks Simulation. Ermitteln Sie den tatsächlichen Rückfederungswert durch eine Probebiegung und übernehmen Sie diesen Wert in das CNC-Programm.

6. Zu geringen Abstand zwischen Bohrung und Biegung lassen

Bohrungen, die zu nah an der Biegelinie liegen, verformen sich beim Biegen und werden oval. Das beeinträchtigt die Funktion des Teils und verhindert bei der Montage den Durchgang von Schrauben oder Nieten. Dieser Fehler ist unter den Fehlern in der Blechkonstruktion am einfachsten zu vermeiden.

Der minimale Abstand zwischen Bohrung und Biegung wird mit folgender Formel berechnet: Mindestabstand = 2 x Materialdicke + Biegeradius. Bei 2 mm Dicke und 2 mm Biegeradius muss der Mindestabstand beispielsweise 6 mm betragen. Kann dieser Abstand nicht eingehalten werden, sollte entlang der Biegelinie ein Entlastungsschnitt (Freischnitt) vorgesehen werden.

Lösung: Prüfen Sie Ihre Konstruktion automatisch mit dem SolidWorks-Werkzeug DFMXpress. Verhindern Sie die Verformung von Bohrungen durch Entlastungsschnitte. Erstellen Sie eine Checkliste mit Konstruktionsregeln und verifizieren Sie diesen Abstand bei jedem neuen Teil.

7. Die Walzrichtung des Materials nicht berücksichtigen

Die Walzrichtung des Blechs beeinflusst dessen mechanische Eigenschaften direkt. Biegungen parallel zur Walzrichtung erhöhen das Rissrisiko, da das Dehnungsvermögen des Materials in dieser Richtung geringer ist. Biegungen quer zur Walzrichtung sind stets vorzuziehen.

Besonders bei dünnen Blechen (0.5-1.0 mm) und hochfesten Werkstoffen ist der Einfluss der Walzrichtung sehr ausgeprägt. Bei Teilen, die Biegungen in zwei Richtungen erfordern, lassen sich durch eine Platzierung im 45°-Winkel zur Walzrichtung in beiden Biegerichtungen akzeptable Ergebnisse erzielen.

Lösung: Sorgen Sie dafür, dass die Teile im Schachtelungsplan (Nesting) entsprechend der Walzrichtung platziert werden. Kennzeichnen Sie die Walzrichtung in der technischen Zeichnung mit einem Pfeil. Fordern Sie von Ihrem Materiallieferanten ein Zertifikat zur Walzrichtung an.

Fazit: So vermeiden Sie Fehler in der Blechkonstruktion

Diese 7 Fehler in der Blechkonstruktion lassen sich mit dem richtigen Wissen und einem systematischen Vorgehen leicht vermeiden. Das SolidWorks-Sheet-Metal-Modul, das Analysewerkzeug DFMXpress und die Metalix-CAD/CAM-Software sind dabei Ihre größten Helfer. Bei Burak Engineering bieten wir Beratung zur Blechkonstruktion, DFM-Analysen und Fertigungsbegleitung an.

Eine professionelle DFM-Prüfung, bevor Sie Ihre Konstruktionen in die Fertigung geben, bringt langfristig erhebliche Kosteneinsparungen. Nehmen Sie Kontakt mit Burak Engineering auf und erhalten Sie eine kostenlose Vorabbewertung für Ihre Projekte.