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Schwenkbiegen ist ein Fertigungsverfahren, das im Rahmen der Umformung dem Biegeprozess zuzuordnen ist. Diese Untergruppe umfasst neben dem Schwenkbiegen auch das Rundbiegen, das Rundbiegen und das Walzbiegen.

Der Biegevorgang mit rotierendem Werkzeug erfolgt mittels schwenkbarer Biegebalken. Beim Schwenkbiegevorgang wird das jeweilige Werkstück zwischen Ober- und Unterwange eingespannt. Tatsächlich können mit einer Abkantmaschine Profile hergestellt werden, die denen ähnlich sind, die beim Gesenkbiegen (Abkanten) verwendet werden. Im Gegensatz zum Schwenkbiegen führt das Werkzeug beim Abkanten jedoch eine gerade Bewegung aus.

Grundsätzlich wird das Schwenkbiegen mit einer Sondermaschine, nämlich einer Schwenkbiegemaschine, oder in vollautomatischen Biegezentren durchgeführt.

Eine lange Falz- und Falzmaschine wird verwendet, um verschiedene Bleche zu biegen. Besondere Einsatzgebiete einer Falzmaschine sind der Fahrzeug- und Maschinenbau, der Lüftungs- und Heizungsbau sowie der Hallenbau und die Lohnfertigung. Darüber hinaus wird eine Falzmaschine auch in Dachdeckerbetrieben und in Klempnereien eingesetzt.

Sowohl die Langfalzmaschine als auch die Falzmaschine fallen in den Anwendungsbereich der Maschinenrichtlinie. Für Langfalz- oder Falzmaschinen gibt es bisher jedoch keine harmonisierten und damit europaweit gültigen Produktnormen.

Dennoch können einerseits unspezifische Basis- und andererseits unspezifische Gruppennormen wie DIN EN ISO 13857 oder DIN EN ISPO 12100 zugrunde gelegt werden, wenn eine Falzmaschine oder Langfalzmaschine konstruiert werden soll. Diese Normen enthalten relativ allgemeine Anforderungen zur Einhaltung der rechtsverbindlichen Arbeitsschutzanforderungen bei der Konstruktion einer Falzmaschine.

Verfahren, die zur Herstellung von massiven, geometrisch bestimmten Körpern verwendet werden, werden unter den biegeumformenden Fertigungsprozess subsumiert. Die Biegeumformung stellt dabei eine Untergruppe der Umformung dar, wobei diese wiederum in die Biegeumformung mit gerader Werkzeugbewegung und die Biegeumformung mit rotierender Werkzeugbewegung unterteilt wird.

Beim Biegen mit geradliniger Werkzeugbewegung führen die für die Umformung zuständigen Werkzeugteile eine geradlinige Bewegung aus. Diesem Vorgang ist das Falten zugeordnet. Beim Gesenkbiegen wird das jeweilige Werkstück zwischen Biegegesenk und Biegestempel gebogen, bis es das Werkstück berührt. Dieser Herstellungsprozess wird oft von speziellen Abkantpressen durchgeführt.

Beim Biegen mit rotierender Werkzeugbewegung erfolgt die Umformung durch eine rotierende Bewegung der formgebenden Werkzeugteile. Schwenkbiegen ist in diesem Prozess enthalten. Beim Schwenkbiegen wird die Biegewange an den aus der Ausnehmung herausragenden Teil des Werkstücks angelegt und mit ihr um die jeweilige Biegekante geschwenkt. Um den Falzvorgang durchzuführen, wird entweder eine Langfalzmaschine oder eine Falzmaschine verwendet.

Die Falzmaschine ist aktuell in Arbeitslängen bis 6 m erhältlich. Im Grundaufbau besteht eine Falzmaschine aus einem rechten und einem linken Maschinenständer. Zwischen diesen beiden Komponenten einer Abkantmaschine sind die Biegewange, die eine Drehbewegung ausführt, und die Oberwange, die eine Vertikalbewegung ausführt, befestigt. In der Regel verfügt eine Falzmaschine über ein fest installiertes Bedienpult. Handelt es sich um eine Abkantmaschine mit kleineren Maschinengestellen, befinden sich auf beiden Seiten sogenannte Umlenkbleche, die Scher- und Quetschstellen zwischen dem Gestell der Abkantmaschine und der Biegewange verhindern sollen.

Es gibt Maschinen, die an der Biegewange und der Oberwange jeweils eine konstante Biegeschiene haben. Darüber hinaus kann eine Abkantmaschine auch eine segmentierte Biegeschiene an der Oberwange aufweisen. Handelt es sich um eine Schwenkbiegemaschine mit segmentierten Oberwangen, ist der Einsatz unterschiedlicher Biegewerkzeuge, beispielsweise einer Ziegenfußschiene, einer Rundschiene oder einer Falzschiene möglich. Dadurch können unterschiedliche Biegegeometrien realisiert werden.

Die Länge der Segmente einer Abkantmaschine hängt vom jeweiligen Werkstück ab, dh sie wird von der Anwendung vorgegeben. Dies ist vorteilhaft, da mit Hilfe einer solchen Abkantmaschine Werkstücke mit unterschiedlichen Biegegeometrien hergestellt werden können, ohne dass die Abkantmaschine auf ein anderes Biegewerkzeug umgerüstet werden muss. Positiv ist auch, dass eine Abkantmaschine mit segmentierter Oberwange die Herstellung von runden Aufkantungen an Blechprofilen in Kastenform ermöglicht, ohne dass zusätzliche Einlegeklötze eingesetzt werden müssen – was ebenfalls nicht erlaubt ist.

In der Regel verfügt eine Abkantmaschine über einen rückseitigen Auflagetisch sowie motorisch angetriebene Tiefenanschläge, mit denen die Biegelänge auf die Biegelinie des Werkstücks eingestellt wird. Dies erleichtert auch die Handhabung der Bleche.

Im Gegensatz zur Falzmaschine gibt es derzeit lange Falzmaschinen, die für eine Arbeitslänge bis ca. 18 m ausgelegt sind. Im Gegensatz zur Abkantmaschine besteht die Grundkonstruktion einer Langabkantmaschine aus einem Mehrsäulensystem, bei dem Oberwange und Biegewange im Abstand von ca. 1 m angebracht sind. Dadurch sind weit geringere Abstände zur Aufnahme des Biegewerkzeugs - sowohl an der Biege- als auch an der Oberwange - möglich. Dies liegt daran, dass die statische Durchbiegung bei einem Abstand von ca. 1 m zwischen den Ständern deutlich geringer ist als bei ca. 6 m Abstand bei der Falzmaschine.

Durch die massive Säulenkonstruktion einer langen Falzmaschine ist im Vergleich zu einer Falzmaschine nur eine maximale Einlegetiefe von ca. 1,5 m möglich. Eine Falzmaschine hingegen hat eine baulich unbegrenzte Einstecktiefe. Oftmals verfügen lange Abkantmaschinen auch über eine kraftbetriebene Schneideinrichtung, mit deren Hilfe das Werkstück vor dem Biegen auf ein bestimmtes Fertigmaß zugeschnitten werden kann.

Sowohl die Langbiegemaschine als auch die Abkantmaschine dienen dazu, Bleche im eingespannten Zustand zwischen Unter- und Oberwange durch die Biegewange zu biegen. Bewegt sich die Biegewange um ihren Drehpunkt nach oben, handelt es sich um die klassische Biegevariante. Dabei rollt die Biegewange der Langfalz- oder Falzmaschine das Material ab. Eine moderne Abkantmaschine ist so konstruiert, dass die Biegewange das Material in beide Richtungen biegen kann. Dabei bewegt sich eine Biegewange der Falzmaschine um ihren Drehpunkt nach unten, die andere um ihren Drehpunkt nach oben.

Außerdem unterscheidet sich eine Langfalzmaschine von einer Falzmaschine durch die Führung der Unter-, Ober- und Biegeseite. Während bei einer Langfalzmaschine die drei Komponenten in einem Mehrsäulensystem hinter der Maschine angeordnet sind und durch eine gewünschte Anzahl von C-förmigen Rahmen seitlich offen geführt werden, ist dies bei einer Falzmaschine nicht der Fall. Vielmehr werden bei einer Falzmaschine die Wangenelemente seitlich durch einen Seitenständer geführt.

Im Folgenden werden die Vorteile des Einsatzes einer Abkantmaschine gegenüber dem Gesenkbiegen aufgezeigt. Dabei werden verschiedene Aspekte angesprochen, nämlich Biegeprozess, Einrichten, Blechdickentoleranzen, Schlag, empfindliche Oberflächen und Werkzeugverschleiß.

Beim Biegen mit der Abkantmaschine liegt das Werkstück auf einem Tisch, der Rohling wird durch das Anschlagsystem zur Biegelinie positioniert und der Zuschnitt der Unter- und Oberwange gespannt. Beim Biegevorgang selbst schwenkt die Biegewange der Abkantmaschine um einen bestimmten Drehpunkt nach oben. Handelt es sich um eine Biegemaschine mit Doppelbiegefunktion, schwenkt die Biegewange entsprechend der jeweiligen Biegerichtung entweder nach unten oder nach oben. Dies hat folgende Vorteile für den Anwender:

Anders verhält es sich dagegen beim Gesenkbiegen. Während des Biegeprozesses liegt das Werkstück außerhalb der Maschine und der Bediener muss sein Gewicht halten, heben und führen. Dies kann zu einer Minderung der Biegequalität durch Ermüdungserscheinungen des Bedieners führen. Zudem erfordert das Verfahren gut ausgebildete und erfahrene Bediener, was aufgrund des Fachkräftemangels problematisch sein kann. Darüber hinaus ist das Verfahren für die Bedienperson weniger sicher und im Schulterbereich treten häufig gesundheitliche Probleme auf. Bei sehr schweren oder großen Werkstücken sind mehrere Bediener erforderlich. Dies und die längeren Biegezeiten führen zu höheren Stückkosten.

Eine Abkantmaschine kann alle Winkel mit einem Werkzeugsatz biegen. Die Abkantmaschine passt sich automatisch der Blechstärke an. Darüber hinaus gibt es auch Abkantmaschinen, bei denen bereits ein automatischer Werkzeugwechsler integriert ist. Dies hat folgende Vorteile:

Um beim Gesenkbiegen unterschiedliche Biegeaufgaben zu erfüllen, werden viele verschiedene V-Matrizen für Bleche unterschiedlicher Dicke und unterschiedliche Stempel für unterschiedliche Geometrien benötigt. Dementsprechend müssen zusätzliche Investitionen in Werkzeuge getätigt und oft mit langen Rüstzeiten gerechnet werden.

Das Biegewangenwerkzeug einer Abkantmaschine ist in der Lage, außen am Blech anzusetzen und exakt auf den vorgegebenen Winkel zu schwenken. Aus diesem Konzept ergeben sich folgende Vorteile:

Beim Gesenkbiegen wird das Blech von der V-Matrize von unten und einem Stempel von oben kontaktiert. Dadurch entstehen Kontaktpunkte auf beiden Seiten des Werkstücks. Zudem führen die Blechdickentoleranzen zu Winkelunterschieden. Zur Kompensation sind oft teure Winkelmesssysteme notwendig.

Beim Schwenkbiegen liegt die gesamte Platte in der Schwenkbiegemaschine, wobei zwischen Unter- und Oberwange ein kurzer Blechschenkel herausragt. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile beim Schlagen:

Beim Gesenkbiegen wird meist der kurze Schenkel geschlagen, wobei der lange Schenkel aus der Maschine ragt. Dieser zeigt die Schnitttoleranzen im Basismaß des Fertigteils an.

Eine Falzmaschine gleitet nur sehr wenig auf dem Material. Neue Falzmaschinen gleiten gar nicht mehr auf dem Material. Diese Vorteile ergeben sich entsprechend:

Anders beim Gesenkbiegen, da das Werkstück über die Kanten in die V-Matrize eingezogen wird. Durch diese Arbeitsweise können deutlich sichtbare Kratzer an der Außenseite der Werkstücke entstehen. Dementsprechend eignet sich das Verfahren nicht zum Biegen von Werkstücken mit empfindlichen Oberflächen.

Da das Biegen mit Hilfe der Abkantmaschine sehr geringe Relativbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug hat, entsteht auch nach vielen Jahren kein Abrieb. Die Falzmaschine bietet daher folgende Vorteile:

Auch nach mehreren Jahren sind die Biegeteile präzise geformt. Durch die langen Verschiebewege beim Gesenkbiegen kommt es zu einem schleichenden Werkzeugverschleiß und die Biegeergebnisse leiden darunter. Daher müssen die Werkzeuge regelmäßig ausgetauscht und die Biegeprogramme neu eingestellt werden.

Um das Schwenkbiegen einem breiten Publikum zugänglich zu machen, hat die RAS Reinhardt Maschinenbau GmbH eine Videoserie produziert, die viele Aspekte des Schwenkbiegens kompakt und verständlich erklärt. Diese Tutorials finden Sie hier!

Wie funktioniert Blechumformung?

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