Mit Aluprofilen schnell und kostengünstig konstruieren

Reines Aluminium ist ein zähes und relativ weiches, aber auch leichtes Metall, das sich durch Selbstpassivierung vor Korrosion schützt. Mit diesen Grundeigenschaften, die durch Legieren für die praktische Anwendung optimiert werden, eignet es sich hervorragend für die Bearbeitung mittels Kalt- und Warmumformung. Auf diese Weise entstehen neben Aluminiumfolien vor allem Aluprofile, die sich auf vielfältige Art weiterbearbeiten lassen.

Das Aluprofil in der Herstellung

Das Urformen von Aluprofilen erfolgt in der Regel durch Extrudieren. Dabei wird das erwärmte Rohmaterial durch eine Düse gepresst, deren Öffnung dem Querschnitt des zu fertigenden Profils entspricht. Auf diese Art ist die Produktion von Vollprofilen ohne weiteres möglich. Für Hohlprofile wird innerhalb der Düsenöffnung ein Kern positioniert, dessen Umriss der inneren Form des Profils entspricht. Der Kern stützt sich so im inneren Düsenraum ab, dass der Werkstoff um ihn herum fließen und sich in der Düsenöffnung zum Hohlprofil schließen kann. Mit diesem Verfahren lassen sich Aluprofile mit Längen bis circa 50 Meter an einem Stück herstellen, bei Fertigungsgeschwindigkeiten bis zu 50 Metern pro Minute. Nach dem Extrudieren werden die Aluprofile meist gestreckt. Dieser Vorgang baut innere Spannungen ab, beseitigt fertigungsbedingte Abweichungen von der geradlinigen Geometrie in Längsrichtung des Profils und erhöht bei entsprechenden Legierungen die Festigkeit des Werkstoffs.

Welches Rohmaterial für das Extrudieren von Aluprofilen verwendet?
Die optimalen Rohstoffe für das Extrudieren von Aluprofilen sind sogenannte Aluminium-Knetlegierungen. Als Legierungselemente kommen vor allem Magnesium, Kupfer, Mangan, Zink und Nickel zum Einsatz. Kupferhaltige Aluminiumlegierungen sind etwas anfälliger für Korrosion, die bei dem silbrig glänzenden Leichtmetall normalerweise kein Problem darstellt, weil es eine fest haftende, harte und chemisch stabile Oxidschicht bildet, die einen natürlichen Korrosionsschutz bietet. Neben der Korrosionsbeständigkeit beeinflusst die Zusammensetzung der Aluminiumlegierungen insbesondere die Kaltverformbarkeit, Warmfestigkeit, Aushärtbarkeit und Schweißbarkeit der Aluprofile. Durch Zugabe von Silizium lassen sich auch die Verschleißfestigkeit und die Laufeigenschaften verbessern.

Die vielfältigen Möglichkeiten der Weiterbearbeitung von Aluprofilen
Profile und andere Halbzeuge aus Aluminium lassen sich im Allgemeinen gut mit trennenden und umformenden Verfahren bearbeiten. Das Trennen geschieht sowohl durch spanende Methoden als auch durch Zerteilen. Letzteres kann unter Umständen mit einem Umformen in einem einzigen Arbeitsgang kombiniert werden. Als trennende Fertigungsverfahren kommen bei der Bearbeitung von Aluprofilen im einzelnen folgende Verfahren zum Einsatz:

Sägen
Beim Sägen von Aluprofilen sind höhere Schnittgeschwindigkeiten erzielbar, als bei Stahlwerkstoffen. Geeignete Sägeblätter können so gratfreie Schnitte liefern, dass häufig keine Nachbearbeitung mehr nötig ist.

Bohren
Das Bohren von Aluprofilen ist mit einer breiten Palette von Werkzeugmaschinen möglich, die von der Handbohrmaschine bis zur vollautomatisierten Bearbeitung in Transferstraßen und Fertigungszentren reicht. Neben dem Bohren zylindrischer Durchgangs- und Sacklöcher fallen das Senken und Entgraten ebenfalls in diesen Bereich. Das Bohren kann außerdem mit Räumen und Gewindeschneiden kombiniert werden.

Drehen
Auch das Drehen von Aluprofilen ist auf manuell bis vollautomatisch gesteuerten Werkzeugmaschinen möglich. Für die Bearbeitung mittels Drehen sollten bei Aluminium im Allgemeinen hohe Geschwindigkeiten verwendet werden. Das setzt eine Zuverlässige Einspannung voraus, die Vibrationen verhindert. Das relativ weiche Metall sollte daher beim Einspannen mit geeigneten Zwischenstücken vor Schäden an der Oberfläche und Deformationen geschützt werden.

Fräsen
Aluminium lässt sich allgemein in allen Fräsmaschinen gut bearbeiten. Aluprofile eignen sich daher für die Herstellung von Prototypen auf einfachen Fräsmaschinen genauso wie für die Großserienproduktion mit CNC-Bearbeitungszentren. Auch beim Fräsen sorgen hohe Schnittgeschwindigkeiten für eine hohe Oberflächengüte und ermöglichen eine schnelle Fertigung mit geringsten Toleranzen.

Scherschneiden
Die trennende Bearbeitung von Aluprofilen mittels Scherschneiden oder Stanzen, wie das Verfahren früher genannt wurde, erlaubt die Herstellung von äußeren und inneren Konturen sowie ein Ablängen des Werkstücks. Mit diesen kostengünstigen Fertigungsverfahren können mehrere Konturen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Aufgrund der Ähnlichkeit der Werkzeugmaschinen und des Fertigungsprozesses lässt sich das Scherschneiden auch gut mit einem Umformen verbinden. Das Rohteil muss allerdings eine geeignete Form aufweisen, wenn es auf einer Presse gelocht, ausgeklinkt oder abgeschnitten werden soll.

Umformende Weiterbearbeitung von Aluprofilen
Die Bearbeitung von Aluprofilen ohne Materialabtrag ist mit verschiedenen Umformverfahren möglich, wobei die erzielbaren Geometrien von der Legierung des Halbzeugs beziehungsweise dessen Vorbearbeitung abhängen. So muss zum Beispiel eine durch Kaltumformung entstandene Verfestigung für die Herstellung kleiner Biegeradien gegebenenfalls zuerst durch ein Erwärmen auf Anlasstemperatur oder Weichglühen beseitigt werden. Als weitere Umformverfahren für Aluprofile kommt die Bearbeitung mittels Innenhochdruckumformens (Hydroforming) in Frage. Hiermit lassen sich aus Aluminiumrohren und anderen Hohlprofilen in einem Arbeitsgang komplexe Geometrien erzeugen.

Quellangaben:

https://de.wikipedia.org/wiki/Konstruktionsprofil