Herstellung und Einsatzmöglichkeiten von Halbzeugen im Maschinenbau

Halbzeuge bzw. Halbfabrikate sind in der Industrie sehr wichtige Komponenten. Sie sind der Zwischenschritt zwischen Rohstoff und fertigem Endprodukt und sind daher für viele Unternehmen von Bedeutung bei der Fertigung ihrer Produkte. Ohne Halbzeuge müssten Unternehmen die Rohstoffe selbst für ihre Produkte aufbereiten. Wie Halbzeuge hergestellt werden und wo sie Einsatz finden, wird in diesem Artikel beleuchtet.

Was sind Halbzeuge?

Halbzeuge - auch Halbfabrikate genannt - sind bearbeiteter Rohstoff bzw. Zwischenprodukte zwischen Rohstoff und Endprodukt. Rohstoffe werden Materialien bezeichnet, die direkt aus der Natur kommen und keinerlei Bearbeitung erfahren. Sobald der Rohstoff bearbeitet wird, wird er als Halbzeug charakterisiert. Halbzeuge bestehen in der Regel nur aus einem Material, das in eine grobe Form gebracht wird. Sobald weitere Fertigungsschritte z.B. zum Herausarbeiten einer individuellen Form vorgenommen werden, spricht man von Rohlingen. Halbzeuge können aus Metall (Stahl, Kupfer, Aluminium), Kunststoff oder anderen Materialien sein.

Herstellverfahren und Bearbeitung von Halbzeugen

Halbzeuge entstehen z.B. durch folgende Fertigungsverfahren:

Urformen

Das Fertigungsverfahren Urformen ist der erste Schritt bei der Erzeugung von Halbzeugen. Die DIN 8580 definiert Urformen als erste Hauptgruppe der Fertigungsverfahren und unterteilt diese dann in weitere acht Untergruppen. Beim Urformen wurde bereits ein formloser (Roh-) Stoff zu einem in Form gebrachten Körper. Urformen wird in der Fertigungstechnik genutzt, um die Erstform eines Materials herzustellen und z.B. den Stoffzusammenhalt zu gewährleisten. Neben Pressen, Spritzgießen und Extrudieren gibt es zahlreiche weitere Urformverfahren.

Beim Pressen wird ein formbares Material (z.B. Metallpulver, Kunststoffgranulat) durch Druckanwendung in eine Form gebracht. Das dabei entstandene Bauteil wird anschließend in den meisten Fällen einer Wärmebehandlung unterzogen, um es weiter zu verfestigen oder zu härten.

Mit dem Extrudieren können Bauteile erzeugt werden, die kontinuierliche Profile aufweisen, wie z.B. Rohre oder Stangen. Ein meist plastisches Material wird mit Hilfe von Druck und Temperatureinwirkung durch eine formgebende Düse gepresst und erhält so das gewünschte Aussehen.

Spritzgießen eignet sich besonders für Kunststoffe. Das als Rohstoff vorliegende Granulat muss während des Prozesses plastifiziert werden, d.h. es wird durch Erhitzung in einen fließfähigen Zustand gebracht. Diese sog. Schmelze wird anschließend in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt, wo es abkühlt und später entformt wird. Der Hohlraum innerhalb des Spritzgießwerkzeugs bestimmt auch die endgültige Form des Werkstücks.

Weitere Verarbeitung: Die spanende Verarbeitung von Halbzeugen

Halbzeuge werden häufig mittels spanender Verarbeitung oder Umformen weiterverarbeitet. Laut DIN 8580 ist das Umformen eine eigene Hauptgruppe von Fertigungsverfahren. Das Spanen gehört zur Hauptgruppe Trennen. Spanen ist eins der wichtigsten Fertigungsverfahren im industriellen Bereich. Im nachfolgenden Beispiel zur Fertigung eines präzisen Aluminiumrohrs werden verschiedene Schritte der Herstellung beschrieben. In einem ersten Schritt wird das fertige Halbzeug ausgewählt. Aluminiumrohre sind klassische Halbzeuge, deren Beschaffung problemlos ist. Sie können standardisierte Abmessungen haben oder bereits auf die eigene Anwendung angepasste Abmessungen aufweisen. Das ist besonders relevant, wenn Normen eingehalten werden sollen. Im Falle standardisierter Abmessungen wird das Aluminiumrohr in einem nächsten Schritt auf die gewünschte Länge des Endproduktes geschnitten.

Nun folgt die spanende Bearbeitung: Mittels Bohren können für die Montage oder Anschlüsse Bohrungen angebracht werden. Außerdem können die Enden des Rohres durch Fräsen abgeflacht werden, um für bessere Dichtung oder Befestigung zu sorgen. Je nach Einsatz kann es außerdem Sinn machen, mit einem Gewindeschneidewerkzeug ein Gewinde in das Rohr zu schneiden. Nach der spanenden Bearbeitung schließt ggf. die Oberflächenbehandlung an, um das Rohr vor Korrosion und anderen äußeren Einflüssen zu schützen. Zum Schluss folgen die Qualitätskontrolle und Montage mit zusätzlichen Komponenten.

Einsatzmöglichkeiten von Halbzeugen

Im Maschinenbau werden Halbzeuge z.B. als Präzisionskomponenten verwendet. Präzise gefertigte Komponenten können durch den Einsatz von Halbzeugen wie Rohre, Bleche oder Stangen hergestellt und in Maschinen und mechanischen Systemen verwendet werden. Auch als strukturgebende Komponenten wie Rahmen oder Gehäuse eignen sich Halbzeuge.

Im nachfolgenden Beispiel wurde aus einer Reihe an Aluminiumprofilen ein Werkstücktransportwagen zusammengebaut:

Die Aluminiumprofile sind zerspanend bearbeitbar. Außerdem können Aluminiumprofile und Zubehör bei MISUMI konfiguriert und im Anschluss passend bestellt werden. Durch diese Möglichkeit lässt sich die Anzahl der Entwicklungsschritte reduzieren.

Im ersten Schritt ist wichtig, zu überprüfen, ob die Aluminiumprofile der Masse der Transportobjekte standhalten können. Mehr Details zur Auswertung der Hauptbauteile dieses Beispiels finden sie unter diesem Link.

Im Misumi Webindex finden Sie weitere Informationen zur Berechnung der Durchbiegung und Traglast der von MISUMI angebotenen Aluminiumprofile.

Weitere interessante Beispiele zu Konstruktionen finden Sie in unserer inCAD Library.

Halbzeuge bei MISUMI

MISUMI bietet eine Vielzahl an Halbzeugen aus verschiedenen Materialien:

• Metallplatten, auch anpassbar an verschiedene Einsatzmöglichkeiten
• Rundstäbe, Stangen und Rohre
• Winkel und Formstähle
• Halbzeuge aus Kunststoff (Platten, Scheiben, Abdeckungen)

Metallplatten sind ein essenzielles Halbzeug im Maschinenbau. Sie können als Grundlage für tragende Strukturen oder Montagetische verwendet werden oder zu Maschinengehäusen und -Komponenten weiterverarbeitet werden.

Bei MISUMI gibt es Metallplatten aus vielen Materialien, z.B. Aluminium, Stahl und Kupfer. Durch verschiedenste Ausführungen (Platten, Blöcke, L-Form, konkave Blöcke, runde Blöcke, Flachstangen) ist für jede Anwendung etwas dabei.

Neben unbearbeiteten Metallplatten gibt es auch bearbeitete Metallplatten und Blechteile allgemein im Angebot. Hier werden wichtige Vorarbeiten, wie z.B. eine erste Oberflächenbehandlung, bereits vorab erledigt. Erhältlich ist das für Montagegrundplatten, Montagebleche und Halterungen. Rundstäbe können als Basis für Achsen, Wellen und Bolzen fungieren. Rohre werden neben vielen anderen Anwendungsbereichen in verschiedenen Industrien zum Transport von Flüssigkeiten und Gasen verbaut. Bei MISUMI gibt es Rohre, Stangen und Rundstäbe frei konfigurierbar in Länge und Durchmesser, wodurch eine hohe Passgenauigkeit gewährleistet wird. Es gibt Metall- und Kunststoffausführungen.

Neben Metallplatten gibt es auch Platten aus Kunststoff sowie Kunststoffscheiben und -abdeckungen. Neben Metall sind Halbzeuge aus Kunststoff eins der wichtigsten Materialien. Sie können als Isolationsmaterial eingesetzt werden, um elektrische Komponenten zu schützen oder als Abdeckungen, um vor Umwelteinflüssen und Beschädigungen zu schützen. Halbzeuge aus Kunststoff gibt es in transparenter und intransparenter Ausführung mit zusätzlichen Optionen wie Bohrungen. Außerdem erhältlich sind: Keramikplatten oder Sichtprüfungsanschlüsse.

Weitere Halbzeuge, die bei MISUMI angeboten werden, sind frei konfigurierbare Winkel und Formstahl, vor allem L-Förmige Winkel, U-Stähle bzw. Strangprofile aus Stahl und Metallkisten. Winkel eignen sich z.B. zur Verstärkung und Verbindung von Strukturelementen oder zum Tragen schwerer Lasten (Formstahl). Die U-Stahl-Halbzeuge aus Aluminium sind in Längen von 30 bis 1000 mm und zahlreichen Breiten und Stärken verfügbar. Sie können mit Montagebohrungen ausgeliefert werden. Metallkisten gibt es in frei konfigurierbaren Größen inkl. dazugehöriger Montageplatten aus rostfreiem Formstahl.