„Biegen“ – Versionsunterschied
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{{Dieser Artikel|beschreibt das Fertigungsverfahren. Zum Ortsteil der Gemeinde Briesen siehe [[Biegen (Briesen (Mark))]]. Zum Versatz an Tragwerken siehe [[Durchbiegung]]. Zu weiteren Bedeutungen siehe [[Biegung]].}} |
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'''Biegen''' ist ein [[umformen]]des [[Fertigungsverfahren]] , dabei wird auf das Material ein [[Biegemoment]] aufgebracht und somit eine plastische das heißt dauerhafte Verformung herbeigeführt. |
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[[Datei:Biegeanimation 2D.gif|mini|Freies Biegen]] |
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[[Datei:Swing-folding-ani.gif|mini|Schwenkbiegen]] |
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[[Datei:Rundwalzen.png|mini|Walzrunden]] |
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Das '''Biegen''' ist eine Gruppe von [[Fertigungsverfahren]], die zur Hauptgruppe des [[Umformen]]s zählt. In der DIN 8580 wird es als '''Biegeumformen''' bezeichnet. In der Umformzone wirken dabei [[Biegespannung]]en. Genutzt wird das Biegen sehr häufig in der [[Blech]]<nowiki/>umformung, kann aber auch für massive oder hohle [[Werkstück]]e angewendet werden; Beispiele hierfür sind das Biegen von [[Stabeisen|Stangen]] oder [[Rohr (Technik)|Rohren]]. |
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== Einteilung == |
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Das '''Biegen''' von Blechen wird unterteilt in [[Schwenkbiegen]], [[Abkanten]] und Rollbiegen. |
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In der DIN 8586 werden die Biegeverfahren folgendermaßen eingeteilt:<ref>Sami Chatti, Frauke Maevus, Matthias Hermes, A. Ermann Tekkaya, Matthias Kleiner: ''Biegeumformen'' in: [[Hartmut Hoffmann (Ingenieur)|Hartmut Hoffmann]], [[Reimund Neugebauer]], [[Günter Spur]]: ''Handbuch Umformen'', Hanser, 2012, S. 573.</ref> |
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Beim Schwenkbiegen wird das Blech durch einen Niederhalter eingespannt und durch eine Schwenkbewegung des Werkzeugs gebogen. Neben einfachen Schwenkbiegemaschinen werden leistungsfähige [[Biegezentrum|Biegezentren]] zur Massenproduktion von Schaltschränken, Gehäusen und ähnlichen Produkten verwendet. |
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* ''Biegeumformen mit geradliniger [[Werkzeug]]<nowiki></nowiki>bewegung'' |
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** [[Freies Biegen]] |
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*** Biegerichten |
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*** Freies Runden |
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*** [[Querkraft]]<nowiki></nowiki>freies Biegen |
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** [[Gesenkbiegen]] |
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*** [[Gesenkrunden]] |
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*** [[Gesenksicken]] |
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*** [[Gesenkbördeln]] |
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** [[Gleitziehbiegen]] mit dem [[Winden (Verfahren)|Winden]] als einzige Variante |
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** [[Rollbiegen]] |
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** [[Knickbiegen]] |
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* ''Biegeumformen mit drehender Werkzeugbewegung'' |
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** [[Walzbiegen]] |
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*** [[Walzrunden]] |
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*** [[Walzrichten]] |
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*** [[Wellbiegen]] |
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*** [[Walzprofilieren]] |
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*** [[Walzziehbiegen]] |
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** [[Schwenkbiegen]] |
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** [[Rundbiegen]] mit dem [[Wickeln (Verfahren)|Wickeln]] als einziges Verfahren |
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** [[Umlaufbiegen]] |
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Bei manchen Verfahren ist die zu erzeugende Form im Werkzeug enthalten (Gesenkbiegen, Gleitziehbiegen), bei anderen wird die Form ausschließlich über die Bewegung des Werkzeuges gesteuert, aber nicht über seine Form (freies Biegen, Schwenkbiegen). |
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Daneben lassen sich auch Metallprofile Biegen. |
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== Biegen von Blechen (Abkanten, Umbördeln) == |
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Weiter verbreitet zur handwerklichen und industriellen Blechverarbeitung ist das [[Abkanten]]. Die dafür verwendeten Maschinen bezeichnet man als Biegepresse, Abkantpresse oder auch Kantbank. |
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Das ''Biegen'' von [[Blech]]en, zu dem u. a. das ''Abkanten'' und ''Um[[bördeln]]'' gehören, wird im Prinzip durch das Umklappen eines Flächenteils gegenüber dem verbleibenden Flächenteil einer Blechtafel bewirkt (siehe [[Kantteil]]). Je nach den zur Anwendung kommenden [[handwerk]]lichen Werkzeugen oder [[industrie]]llen Verfahren und Maschinen sind relevante Ausprägungen am Werkstück wie Biegekante, Biegewinkel oder Biegeradius mehr oder weniger exakt definiert und [[Reproduzierbarkeit|reproduzierbar]]. Zur maßgenauen Bearbeitung ist dabei die [[Biegeverkürzung]] mit einzuberechnen und die [[Blechabwicklung]] vorzuplanen. |
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Eine Abkantung am Rand eines Blechs mit einem Biegewinkel von 90° wird als ''[[Stehfalz]]'' bezeichnet. |
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Eine Biegung am Rand eines Blechs mit einem Biegewinkel von 180° wird als ''[[Umschlag (Blech)|Umschlag]]'', ''Doppelung'' oder schlicht als ''[[Falz (Fertigungstechnik)|Falz]]'' bezeichnet. |
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== Biegen von Draht == |
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Gemäß der Norm DIN 8580 ist das [[Draht]]biegen der Gruppe des Biegeumformens zuzurechnen. Das Verfahren kann grundsätzlich auf alle [[metall]]ischen Drähte angewendet werden und wird heutzutage häufig von automatisierten [[Computerized Numerical Control|CNC]]-Maschinen übernommen. Das Produktspektrum reicht von Draht[[Helix|spiralen]] über Draht[[Griff (Vorrichtung)|griffe]] und [[Feder (Technik)|Federn]] bis zu [[Schweißen|geschweißten]] Drahtbiegeteilen. |
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[[Bild:Blechbiegen01-UngebogenesBlech.jpg|thumb|220px|Abb. 1: Blech vor dem Biegen]] [[Bild:Blechbiegen02-GebogenesBlech.jpg|thumb|220px|Abb. 2: Freies Biegen im Gesenk]] |
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[[Bild:blechbiegen03-praegebiegen.jpg|thumb|220px|Abb. 3: Prägebiegen im Gesenk]] |
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[[Bild:Blechbiegen04-Dreipunktbiegen.jpg|thumb|220px|Abb. 4: Dreipunktbiegen]] |
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== Biegen von Profilen == |
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Beim Abkanten wird das un- oder vorgebogene Werkstück (das Blechteil) auf eine Matrize mit V-förmiger Öffnung gelegt. Die dargestellten Hinteranschläge ermöglichen es, das Werkstück schnell und wiederholbar genau auf der Matrize zu positionieren. Bei modernen Maschinen werden zwei CNC-gesteuerte Hinteranschläge verwendet. |
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{{Siehe auch|Rohrbiegen}} |
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Durch die kontrollierte Abwärtsbewegung des Oberwerkzeugs, welches als Stempel oder auch Schwert bezeichnet wird, findet die Blechumformung statt. |
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Gebogene Rohre werden in vielen Industriebereichen eingesetzt, z. B. in der Automobil-, der Luftfahrt-, der Chemie-, der Bau- oder der [[Lebensmittelindustrie]]. Sie erlauben die Konstruktion von [[Leitungssystem]]en mit geringerem Material- und Arbeitseinsatz als bei [[Winkelstück]]en ([[Fitting]]s). Neben [[Kaltumformung|kaltumformbaren]] Metall-[[Konstruktionsprofil|Profil]]en z. B. aus [[Stahl]], [[Kupfer]], [[Aluminium]], [[Messing]] oder [[Bronze]] werden zunehmend auch [[Kunststoff]]-Profile aus [[Faser-Kunststoff-Verbund|faserverstärkten]] [[Thermoplast]]en mit Hilfe lokaler [[Wärme]]<nowiki></nowiki>einleitung gebogen. |
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Zum einfachen und schnellen, jedoch auch vergleichsmäßig ungenauen Biegen von Profilen (z. B. für [[Klempner]]<nowiki></nowiki>arbeiten im [[Gebäudeheizung|Heizung]]s- und [[Rohrleitung]]sbau) werden oftmals mobile, handbetriebene Rohrbiegevorrichtungen eingesetzt. |
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Man unterscheidet zwischen '''Freiem Biegen''', '''Prägebiegen''' und '''Dreipunktbiegen'''. |
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==== Freibiegen ==== |
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Als '''Freibiegen''' oder '''freies Biegen im Gesenk''' bezeichnet man das in Abb. 1 und Abb 2. dargestellte Verfahren. Charakteristisch hierfür ist, daß das bearbeitete Blech die Matrize nur an den beiden Kanten berührt. Zum Fertigen von Biegungen mit ausreichender Genauigkeit ist eine präzise Steuerung des Stempels erforderlich, wofür eine CNC-Steuerung eingesetzt wird. |
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Vorteilhaft am Freibiegens ist insbesondere die Möglichkeit unterschiedliche Winkel ohne Werkzeugwechsel zu fertigen. Aus diesem Grund wird es häufiger angewandt als das Prägebiegen oder Dreipunktbiegen. |
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Der entstehende Radius an der Biegekante wird im wesentlichen von der Öffnungsweite der Matrize "V-Öffnung" bestimmt. Der Radius an der Unterkante des Stempels hat kaum Einfluss auf den Radius. |
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Zum maßgenauen Biegen von Profilen werden CNC-[[Biegemaschine]]n verwendet. Je nach Biegeaufgabe kommen unterschiedliche Biegeverfahren zum Einsatz. |
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Beim '''Prägebiegen''' (Abb. 3) wird das Blech zwischen Stempel und Matrize mit hohem Druck geprägt. Die Öffnungswinkel von Stempel und Matrize sind nahe bei 90°. Das Prägebiegen liefert etwas genauere Ergebnisse, verlangt eine nicht so hohe Genauigkeit der Steuerung ist aber weniger flexibel, da der Werkzeugsatz genau für einen Biegewinkel ausgelegt ist. |
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Zum Biegen von sehr engen Biegeradien, bei denen das Verhältnis von Biegeradius zu Profilhöhe zwischen 0,7 und 2,5 liegt, wird das formgebundene [[Rotationszugbiegen]] eingesetzt.<ref>[https://www.mb.uni-siegen.de/uts/lehrstuhl/forschung/bilder/fg1.jpg Rotationszugbiegen]</ref> Dabei wird die Biegekontur von der Biegeform vorgegeben. Das Profil wird zwischen innerer und äußerer Spannbacke gespannt. Das [[Biegemoment]] wird durch die Drehung der Biege[[schablone]] samt Spannbacken eingeleitet. Das [[Gegenhalter]]werkzeug dient als Gegenlager zur Einleitung des Biegemoments. |
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Beim '''Dreipunktbiegen''' (Abb. 4) wird das freie Biegen durch einen gesteuerten Einsatz in der Matrize präzisiert. Es liefert genauere Ergebnisse als das freie Biegen und ist flexibel bzgl. der herstellbaren Biegewinkel. Durch die zusätzliche gesteuerte Achse in der Matrize ist die Steuerung allerdings erheblich aufwändiger bei ebenfalls höheren Werkzeugkosten. Nur wenige Maschinenhersteller produzieren Biegemaschinen für dieses Verfahren. |
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Bei anspruchsvollen Biegeaufgaben mit einem Verhältnis von Biegeradius zu Profilhöhe kleiner oder gleich 1,5 werden die Werkzeugelemente Dorn und Faltenglätter verwendet. Der Dorn befindet sich im Rohrinneren in der Biegezone (Umformzone) und stützt den Profil[[Querschnittsfläche|querschnitt]], um einer Querschnitts[[verformung]] entgegenzuwirken. Der Faltenglätter wird auf Bogeninnenseite an der noch geraden Seite des Rohres positioniert und reicht bis zum Kontaktpunkt des Rohres mit der Biegeform. Er bietet keinen Raum zur Faltenbildung. |
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==Siehe auch== |
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*[[Laserstrahlbiegen]] |
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Die Faltenbildung am Innenbogen ist besonders bei sehr dünnwandigen Profilen ein typischer Versagensfall beim Profilbiegen. Ein weiterer typischer Versagensfall ist die [[Rissbildung]] am Außenbogen. Risse entstehen, wenn die [[Dehnung]] am Außenbogen die für die Umformung maximal zulässige Dehnung überschreitet. Als grober Richtwert wird beim Profilbiegen oftmals die [[Gleichmaßdehnung]] des Profil-[[Werkstoff]]es als maximal zulässige Dehnung verwendet. |
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[[Datei:Bending, Constructionwork.jpg|miniatur|rechts|Freiformbiegen]] |
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Zum Biegen von Verhältnissen des Biegeradius zur Profilhöhe größer als 2,5 müssen Freiformbiegeverfahren verwendet werden. Dabei<ref>[https://www.mb.uni-siegen.de/uts/lehrstuhl/forschung/freiformbiegen.html?lang=de Freiformbiegen] </ref> ist die Biegekontur nicht werkzeuggebunden, sondern wird von der Werkzeug[[kinematik]] beeinflusst. |
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Das bekannteste und am häufigsten angewendete Freiformbiegeverfahren ist das Drei-Rollen-Schubbiegen.<ref>[https://www.mb.uni-siegen.de/uts/lehrstuhl/forschung/bilder/bild1a.jpg Drei-Rollen-Schubbiegen]</ref> Bei diesem Verfahren wird das Profil zwischen Biegerolle und Stützrolle(n) geführt und in der Transporteinheit fixiert. Durch Zustellen der Umformrolle quer zur Profillängsachse und anschließenden oder auch gleichzeitigen Profilvorschub über die Transporteinheit wird das Profil gebogen. Zum Wechseln der Biegeebene und zur Herstellung von dreidimensionalen Biegekonturen kann das Profil mit der Rotationseinheit um seine Längsachse gedreht werden. |
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Um einen [[Spline]] ([[Biegelinie]] / Funktion n-ten Grades) bzw. einen variablen Radienverlauf mit [[stetig]]en Übergängen zwischen den Radien herzustellen zu können, muss die Zustellung der Umformrolle (und damit der Biegeradius) während des Biegevorganges bei gleichzeitigem Profilvorschub kontinuierlich gemäß der [[Krümmung]] der Biegelinie variiert werden. |
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Das [[plastische Verformung|plastische]] Biegen von Profilen hat auch immer eine bleibende [[Verformung]] des Profilquerschnittes zur Folge. Im Falle der Biegung eines Rundrohres [[oval]]isiert das Rundrohr in der Biegezone (Umformzone). Die Größe der Ovalisierung hängt von der Komplexität der Biegeaufgabe ab: je kleiner das Verhältnis von Biegeradius zu Rohraußendurchmesser, desto größer die Ovalisierung. Die Ovalisierung kann nicht vermieden werden, sie kann lediglich durch den Einsatz von Werkzeugen oder Hilfsmitteln im Rohrinneren (Biegedorne aus Metall oder [[Elastomer]]-Werkstoffen) während der Biegung reduziert werden. |
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== Biegen von Holz == |
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Im [[Bootsbau]], [[Möbelbau]], Holzleimbau ([[Brettschichtholz]]) und [[Musikinstrumentenbau]] werden auch [[Holz|hölzerne]] Bauteile gebogen. Dies geschieht meist unter [[Dämpfen (Holz)|Zuhilfenahme]] von [[Dampf]] und [[Wärme]] ([[Bugholz]]); im Instrumentenbau mit [[Biegeeisen]]. Zum Herstellen von gebogenen Bauteilen eignen sich auch [[Furnier]]e, die in [[Presse (Fertigungsmaschine)|Pressen]] zu Form[[sperrholz]] [[Kleben|verklebt]] werden. |
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== Weblinks == |
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{{Wiktionary|biegen}} |
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== Einzelnachweise == |
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[[Kategorie:Blechumformung]] |
Aktuelle Version vom 23. Mai 2025, 21:16 Uhr



Das Biegen ist eine Gruppe von Fertigungsverfahren, die zur Hauptgruppe des Umformens zählt. In der DIN 8580 wird es als Biegeumformen bezeichnet. In der Umformzone wirken dabei Biegespannungen. Genutzt wird das Biegen sehr häufig in der Blechumformung, kann aber auch für massive oder hohle Werkstücke angewendet werden; Beispiele hierfür sind das Biegen von Stangen oder Rohren.
Einteilung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]In der DIN 8586 werden die Biegeverfahren folgendermaßen eingeteilt:[1]
- Biegeumformen mit geradliniger Werkzeugbewegung
- Freies Biegen
- Biegerichten
- Freies Runden
- Querkraftfreies Biegen
- Gesenkbiegen
- Gleitziehbiegen mit dem Winden als einzige Variante
- Rollbiegen
- Knickbiegen
- Freies Biegen
- Biegeumformen mit drehender Werkzeugbewegung
- Walzbiegen
- Schwenkbiegen
- Rundbiegen mit dem Wickeln als einziges Verfahren
- Umlaufbiegen
Bei manchen Verfahren ist die zu erzeugende Form im Werkzeug enthalten (Gesenkbiegen, Gleitziehbiegen), bei anderen wird die Form ausschließlich über die Bewegung des Werkzeuges gesteuert, aber nicht über seine Form (freies Biegen, Schwenkbiegen).
Biegen von Blechen (Abkanten, Umbördeln)
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Das Biegen von Blechen, zu dem u. a. das Abkanten und Umbördeln gehören, wird im Prinzip durch das Umklappen eines Flächenteils gegenüber dem verbleibenden Flächenteil einer Blechtafel bewirkt (siehe Kantteil). Je nach den zur Anwendung kommenden handwerklichen Werkzeugen oder industriellen Verfahren und Maschinen sind relevante Ausprägungen am Werkstück wie Biegekante, Biegewinkel oder Biegeradius mehr oder weniger exakt definiert und reproduzierbar. Zur maßgenauen Bearbeitung ist dabei die Biegeverkürzung mit einzuberechnen und die Blechabwicklung vorzuplanen.
Eine Abkantung am Rand eines Blechs mit einem Biegewinkel von 90° wird als Stehfalz bezeichnet. Eine Biegung am Rand eines Blechs mit einem Biegewinkel von 180° wird als Umschlag, Doppelung oder schlicht als Falz bezeichnet.
Biegen von Draht
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Gemäß der Norm DIN 8580 ist das Drahtbiegen der Gruppe des Biegeumformens zuzurechnen. Das Verfahren kann grundsätzlich auf alle metallischen Drähte angewendet werden und wird heutzutage häufig von automatisierten CNC-Maschinen übernommen. Das Produktspektrum reicht von Drahtspiralen über Drahtgriffe und Federn bis zu geschweißten Drahtbiegeteilen.
Biegen von Profilen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Gebogene Rohre werden in vielen Industriebereichen eingesetzt, z. B. in der Automobil-, der Luftfahrt-, der Chemie-, der Bau- oder der Lebensmittelindustrie. Sie erlauben die Konstruktion von Leitungssystemen mit geringerem Material- und Arbeitseinsatz als bei Winkelstücken (Fittings). Neben kaltumformbaren Metall-Profilen z. B. aus Stahl, Kupfer, Aluminium, Messing oder Bronze werden zunehmend auch Kunststoff-Profile aus faserverstärkten Thermoplasten mit Hilfe lokaler Wärmeeinleitung gebogen.
Zum einfachen und schnellen, jedoch auch vergleichsmäßig ungenauen Biegen von Profilen (z. B. für Klempnerarbeiten im Heizungs- und Rohrleitungsbau) werden oftmals mobile, handbetriebene Rohrbiegevorrichtungen eingesetzt.
Zum maßgenauen Biegen von Profilen werden CNC-Biegemaschinen verwendet. Je nach Biegeaufgabe kommen unterschiedliche Biegeverfahren zum Einsatz.
Zum Biegen von sehr engen Biegeradien, bei denen das Verhältnis von Biegeradius zu Profilhöhe zwischen 0,7 und 2,5 liegt, wird das formgebundene Rotationszugbiegen eingesetzt.[2] Dabei wird die Biegekontur von der Biegeform vorgegeben. Das Profil wird zwischen innerer und äußerer Spannbacke gespannt. Das Biegemoment wird durch die Drehung der Biegeschablone samt Spannbacken eingeleitet. Das Gegenhalterwerkzeug dient als Gegenlager zur Einleitung des Biegemoments.
Bei anspruchsvollen Biegeaufgaben mit einem Verhältnis von Biegeradius zu Profilhöhe kleiner oder gleich 1,5 werden die Werkzeugelemente Dorn und Faltenglätter verwendet. Der Dorn befindet sich im Rohrinneren in der Biegezone (Umformzone) und stützt den Profilquerschnitt, um einer Querschnittsverformung entgegenzuwirken. Der Faltenglätter wird auf Bogeninnenseite an der noch geraden Seite des Rohres positioniert und reicht bis zum Kontaktpunkt des Rohres mit der Biegeform. Er bietet keinen Raum zur Faltenbildung.
Die Faltenbildung am Innenbogen ist besonders bei sehr dünnwandigen Profilen ein typischer Versagensfall beim Profilbiegen. Ein weiterer typischer Versagensfall ist die Rissbildung am Außenbogen. Risse entstehen, wenn die Dehnung am Außenbogen die für die Umformung maximal zulässige Dehnung überschreitet. Als grober Richtwert wird beim Profilbiegen oftmals die Gleichmaßdehnung des Profil-Werkstoffes als maximal zulässige Dehnung verwendet.

Zum Biegen von Verhältnissen des Biegeradius zur Profilhöhe größer als 2,5 müssen Freiformbiegeverfahren verwendet werden. Dabei[3] ist die Biegekontur nicht werkzeuggebunden, sondern wird von der Werkzeugkinematik beeinflusst.
Das bekannteste und am häufigsten angewendete Freiformbiegeverfahren ist das Drei-Rollen-Schubbiegen.[4] Bei diesem Verfahren wird das Profil zwischen Biegerolle und Stützrolle(n) geführt und in der Transporteinheit fixiert. Durch Zustellen der Umformrolle quer zur Profillängsachse und anschließenden oder auch gleichzeitigen Profilvorschub über die Transporteinheit wird das Profil gebogen. Zum Wechseln der Biegeebene und zur Herstellung von dreidimensionalen Biegekonturen kann das Profil mit der Rotationseinheit um seine Längsachse gedreht werden.
Um einen Spline (Biegelinie / Funktion n-ten Grades) bzw. einen variablen Radienverlauf mit stetigen Übergängen zwischen den Radien herzustellen zu können, muss die Zustellung der Umformrolle (und damit der Biegeradius) während des Biegevorganges bei gleichzeitigem Profilvorschub kontinuierlich gemäß der Krümmung der Biegelinie variiert werden.
Das plastische Biegen von Profilen hat auch immer eine bleibende Verformung des Profilquerschnittes zur Folge. Im Falle der Biegung eines Rundrohres ovalisiert das Rundrohr in der Biegezone (Umformzone). Die Größe der Ovalisierung hängt von der Komplexität der Biegeaufgabe ab: je kleiner das Verhältnis von Biegeradius zu Rohraußendurchmesser, desto größer die Ovalisierung. Die Ovalisierung kann nicht vermieden werden, sie kann lediglich durch den Einsatz von Werkzeugen oder Hilfsmitteln im Rohrinneren (Biegedorne aus Metall oder Elastomer-Werkstoffen) während der Biegung reduziert werden.
Biegen von Holz
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Im Bootsbau, Möbelbau, Holzleimbau (Brettschichtholz) und Musikinstrumentenbau werden auch hölzerne Bauteile gebogen. Dies geschieht meist unter Zuhilfenahme von Dampf und Wärme (Bugholz); im Instrumentenbau mit Biegeeisen. Zum Herstellen von gebogenen Bauteilen eignen sich auch Furniere, die in Pressen zu Formsperrholz verklebt werden.
Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Sami Chatti, Frauke Maevus, Matthias Hermes, A. Ermann Tekkaya, Matthias Kleiner: Biegeumformen in: Hartmut Hoffmann, Reimund Neugebauer, Günter Spur: Handbuch Umformen, Hanser, 2012, S. 573.
- ↑ Rotationszugbiegen
- ↑ Freiformbiegen
- ↑ Drei-Rollen-Schubbiegen