Pressteile aus Stahl und Aluminium: Einsatzbereiche, Werkstoffwahl und Fertigung in Serie

Pressteile stecken in nahezu jeder Maschine, Anlage und Fassade: als Halter, Lasche, Winkel, Verstärkung oder Abdeckung. Ob ein solches Teil aus Stahl oder aus Aluminium gefertigt wird, entscheidet über Gewicht, Festigkeit, Umformbarkeit und am Ende über die Stückkosten in der Serie. In diesem Beitrag erklärt die Fuchs Metalltechnik GmbH aus Ybbsitz, was unter Pressteilen zu verstehen ist, wo Pressteile aus Stahl und Pressteile aus Aluminium ihre Stärken haben und wie der Weg vom Werkzeug bis zur laufenden Serienfertigung aussieht.

Was ist ein Pressteil? Begriff und Abgrenzung

Im Einkauf und in der Konstruktion wird der Begriff „Pressteil“ recht weit gefasst. Gemeint ist meist ein Bauteil aus Blech oder Band, das auf einer Presse mit einem Werkzeug geschnitten, gebogen, gezogen oder geprägt wird. Fachlich spricht man von Stanzteilen, wenn vor allem geschnitten wird, und von Stanzbiegeteilen, wenn zusätzlich umgeformt wird. Im Alltag laufen alle drei Begriffe unter „Pressteil“, weil die Presse das verbindende Element ist.

Für Sie als Auftraggeber ist die Begriffsfrage zweitrangig. Wichtiger ist, dass ein Pressteil in einem eigenen Werkzeug entsteht und deshalb dann wirtschaftlich wird, wenn die Stückzahl die Werkzeugkosten trägt. Wie sich Prägen und Pressen verfahrenstechnisch unterscheiden und welche Kosten dabei entstehen, haben wir im Beitrag Prägeteile und Pressteile aus dem Stanzwerkzeug ausführlich beschrieben. Hier geht es um die Frage davor: welcher Werkstoff zu welchem Bauteil passt.

Typische Pressteile in der Praxis

Die meisten Pressteile sind keine Sichtteile, sondern Funktionsteile. Sie halten, verbinden, versteifen oder führen. Einige Beispiele, die in der Serienfertigung besonders häufig vorkommen:

• Halter und Konsolen, die Komponenten an einem Rahmen oder Gehäuse fixieren.
• Laschen und Verbindungsbleche, die zwei Bauteile kraftschlüssig verbinden, oft mit eingepresster Mutter oder geformtem Gewinde.
• Winkel und Verstärkungen, die eine Konstruktion an einer bestimmten Stelle steifer machen.
• Kontaktteile aus Messing oder Kupfer, wo elektrische Leitfähigkeit gefragt ist.
• Befestigungsteile für Fenster und Fassade, etwa Laschen und Anker für die Montage von Fensterrahmen.

Allen gemeinsam ist, dass Maßhaltigkeit und Wiederholgenauigkeit wichtiger sind als die Optik. Ein Halter, der um ein paar Zehntel Millimeter abweicht, passt in der Montage nicht mehr. Genau deshalb lohnt es sich, Werkstoff und Geometrie früh gemeinsam mit dem Fertiger abzustimmen.

Pressteile aus Stahl: Festigkeit und Wirtschaftlichkeit

Stahl ist der Standardwerkstoff für Pressteile. Er bietet eine hohe Festigkeit und Steifigkeit, lässt sich gut schneiden und biegen und ist im Materialpreis meist günstiger als Aluminium. Für tragende Halter, Laschen und Verstärkungen ist Stahl deshalb in vielen Fällen die erste Wahl.

Innerhalb der Stahlwerkstoffe gibt es deutliche Unterschiede. Unlegierter Stahl braucht in der Regel einen Korrosionsschutz, etwa durch Verzinken, Zink-Lamelle, KTL oder Pulverbeschichtung. Edelstahl bringt die Korrosionsbeständigkeit bereits aus dem Werkstoff mit, ist aber teurer und stellt höhere Ansprüche an das Werkzeug. Federstahl kommt dort zum Einsatz, wo ein Teil nach dem Einbau federn, klemmen oder vorspannen soll. Alle drei Stahlarten verarbeitet die Fuchs Metalltechnik GmbH in der eigenen Stanztechnik.

Ein Punkt, der oft unterschätzt wird: Höherfeste Stähle sparen zwar Wandstärke, federn beim Biegen aber stärker zurück und belasten das Werkzeug mehr. Ob sich der Wechsel auf eine höhere Festigkeit lohnt, ist daher keine reine Materialfrage, sondern eine Frage von Werkzeugauslegung und Stückzahl.

Pressteile aus Aluminium: Gewicht und Umformverhalten

Aluminium hat etwa ein Drittel der Dichte von Stahl. Ein Pressteil aus Aluminium ist bei gleicher Geometrie also deutlich leichter. Das ist überall dort ein Vorteil, wo bewegte Massen, Transportgewicht oder Handhabung in der Montage eine Rolle spielen. Dazu kommt, dass Aluminium an der Luft eine schützende Oxidschicht bildet und sich eloxieren lässt, wenn eine definierte Oberfläche gefragt ist.

Beim Umformen verhält sich Aluminium allerdings anders als Stahl. Der Elastizitätsmodul liegt bei rund einem Drittel jenes von Stahl, das Material federt nach dem Biegen also stärker zurück. Enge Biegeradien führen je nach Legierung und Zustand schneller zu Rissen an der Außenseite. Das Werkzeug muss diese Eigenheiten berücksichtigen, etwa durch Überbiegen, größere Radien oder angepasste Schneidspalte. Wer ein Stahlteil eins zu eins auf Aluminium umstellt, ohne die Geometrie zu prüfen, erlebt in der Bemusterung oft Überraschungen.

Um die geringere Steifigkeit auszugleichen, werden Aluminium-Pressteile häufig mit größerer Wandstärke, mit Sicken oder mit zusätzlichen Abkantungen ausgelegt. Der Gewichtsvorteil bleibt dabei in den meisten Fällen erhalten, fällt aber kleiner aus als der reine Dichtevergleich vermuten lässt.

Stahl oder Aluminium: die Entscheidung aus Sicht des Bauteils

Eine allgemeingültige Antwort gibt es nicht. Hilfreich ist, die Entscheidung entlang weniger Fragen zu treffen, die sich aus der Funktion des Bauteils ergeben:

• Welche Kräfte muss das Teil aufnehmen? Bei hoher Last auf kleinem Bauraum ist Stahl meist im Vorteil.
• Spielt das Gewicht eine Rolle? Wenn ja, lohnt sich ein Vergleich mit Aluminium samt angepasster Geometrie.
• In welcher Umgebung wird das Teil eingesetzt? Feuchtigkeit, Außenbereich oder Kontakt mit anderen Metallen bestimmen, ob Edelstahl, beschichteter Stahl oder Aluminium passt.
• Welche Oberfläche wird verlangt? Verzinkt, KTL-beschichtet, pulverbeschichtet oder eloxiert, das grenzt die Werkstoffwahl zusätzlich ein.
• Welche Stückzahl ist geplant? Bei hohen Stückzahlen fällt der Materialpreis je Teil stärker ins Gewicht als bei kleinen Serien.

Ein wichtiger Hinweis aus der Praxis: Werden Stahl und Aluminium in einer Baugruppe direkt verbunden, kann an der Kontaktstelle Kontaktkorrosion entstehen, sobald Feuchtigkeit dazukommt. Eine geeignete Beschichtung oder eine isolierende Zwischenlage löst das Problem, muss aber von Anfang an eingeplant werden.

Vom Werkzeug zur Serie: wie Pressteile entstehen

Jedes Pressteil braucht sein Werkzeug. Bei der Fuchs Metalltechnik GmbH entsteht es im eigenen Werkzeugbau in Ybbsitz, auf rund 300 Quadratmetern, konstruiert mit 3D-CAD- und CAM-Werkzeugen. In Folgeverbundwerkzeugen lassen sich mehrere Arbeitsschritte kombinieren: Schneiden, Biegen, Gewindeformen, Vernieten, Quetschen und Prägen sowie das Einpressen von Muttern und Bolzen. Das Band läuft vom Coil durch das Werkzeug, und bei jedem Hub verlässt ein fertiges oder nahezu fertiges Teil die Presse.

Für die Serienfertigung stehen Exzenterpressen mit 40 bis 400 Tonnen Presskraft und bis zu 400 Hüben pro Minute zur Verfügung. Verarbeitet werden Bänder mit einer Breite von 15 bis 500 Millimetern und einer Dicke von 0,15 bis 8,00 Millimetern, in Summe rund 4.000 Tonnen Blech pro Jahr. Ergänzt wird das durch Stanzbiegemaschinen, die komplexe Geometrien in mittleren bis großen Stückzahlen wirtschaftlich fertigen. Für Teile aus Draht statt Blech gibt es zusätzlich die Drahtbiegetechnik.

Der Vorteil, Werkzeug und Serie unter einem Dach zu haben, zeigt sich vor allem bei Änderungen. Muss eine Bohrung verschoben oder ein Radius angepasst werden, geschieht das im eigenen Werkzeugbau, ohne den Umweg über einen externen Werkzeugmacher. Auch Instandhaltung und Reparaturen am Werkzeug lassen sich so kurzfristig einplanen.

Nachbearbeitung, Oberflächen und Montage

Ein Pressteil ist selten fertig, wenn es die Presse verlässt. Je nach Anwendung folgen weitere Schritte, die den Unterschied zwischen einem Rohteil und einem einbaufertigen Bauteil ausmachen:

• Oberflächen: Verzinken, Verchromen, KTL, Pulverbeschichtung, Zink-Lamelle oder Eloxieren bei Aluminium.
• Wärmebehandeln, wenn ein Teil gezielt härter oder federnder werden soll.
• Gleitschleifen zum Entgraten und Kantenverrunden.
• Waschen im Haus, wenn hohe Anforderungen an die Sauberkeit der Teile bestehen.
• Schweißen und Montieren, um aus mehreren Pressteilen eine Baugruppe zu machen.

Welche Oberfläche zu welchem Werkstoff passt, hängt von Einsatzort und Anforderung ab. Die Fachleute der Stanztechnik stimmen das mit Ihnen gemeinsam ab, damit Werkstoff, Werkzeug und Oberfläche zusammenpassen. Wie das im Bereich Fensterbefestigung konkret aussieht, zeigt die Seite zur Befestigungstechnik.

Was Sie für eine Anfrage vorbereiten sollten

Je vollständiger die Anfrage, desto schneller und genauer das Angebot. Hilfreich sind vor allem diese Angaben:

• Zeichnung oder 3D-Modell des Teils, idealerweise mit Toleranzangaben.
• Gewünschter Werkstoff oder die Anforderungen, aus denen sich der Werkstoff ableiten lässt.
• Geplanter Jahresbedarf und Losgrößen der Abrufe.
• Gewünschte Oberfläche und eventuelle Anforderungen an Sauberkeit oder Verpackung.
• Einbausituation: Womit wird das Teil verbunden, und welche Kräfte wirken darauf?

Liegt noch keine fertige Konstruktion vor, ist das kein Hindernis. Gerade in der frühen Phase lassen sich Werkstoff und Geometrie noch so abstimmen, dass das Teil später wirtschaftlich gefertigt werden kann.

Häufige Fragen zu Pressteilen

Ab welcher Stückzahl lohnen sich Pressteile?

Das hängt von der Komplexität des Werkzeugs ab. Ein Folgeverbundwerkzeug ist eine Investition, die sich über die Stückzahl verteilt. Für mittlere und große Serien sind Pressteile in der Regel die wirtschaftlichste Lösung. Bei sehr kleinen Stückzahlen kann ein anderes Verfahren günstiger sein. Eine konkrete Aussage ist erst mit Zeichnung und Jahresbedarf möglich.

Kann ein bestehendes Stahl-Pressteil auf Aluminium umgestellt werden?

Grundsätzlich ja, aber selten eins zu eins. Wegen der stärkeren Rückfederung und der geringeren Steifigkeit muss die Geometrie meist angepasst werden, und in vielen Fällen ist ein neues oder angepasstes Werkzeug nötig. Eine Prüfung der Zeichnung vorab zeigt, welcher Aufwand entsteht.

Welche Materialstärken sind bei Pressteilen möglich?

Bei der Fuchs Metalltechnik GmbH werden Bänder von 0,15 bis 8,00 Millimeter Dicke und 15 bis 500 Millimeter Breite verarbeitet. Innerhalb dieses Bereichs hängt die Machbarkeit von Werkstoff, Biegeradien und Geometrie ab.

Werden Werkzeuge auch instand gehalten und geändert?

Ja. Da der Werkzeugbau im eigenen Haus liegt, werden Instandhaltung, Reparaturen und Änderungen am Werkzeug direkt in Ybbsitz erledigt. Das verkürzt die Wege, wenn sich am Produkt etwas ändert.

Fazit: Der Werkstoff folgt der Funktion

Pressteile aus Stahl punkten mit Festigkeit, Steifigkeit und einem günstigen Materialpreis. Pressteile aus Aluminium sind leichter, verlangen aber eine Geometrie und ein Werkzeug, die auf ihr Umformverhalten abgestimmt sind. Welche Variante passt, entscheidet das Bauteil: seine Belastung, sein Einsatzort, seine Oberfläche und die geplante Stückzahl. Die Fuchs Metalltechnik GmbH begleitet Sie vom ersten Entwurf über den eigenen Werkzeugbau bis zur Serie und zum einbaufertigen Teil. Schicken Sie uns Ihre Zeichnung, und wir zeigen Ihnen, welcher Werkstoff und welches Verfahren für Ihr Pressteil sinnvoll sind.