Die Abkantpresse steht, das Werkzeug ist eingerichtet – und beim ersten Hub bleibt der Winkel offen, weil die Presskraft nicht reicht. Oder umgekehrt: Sie kalkulieren eine Neuanschaffung und wissen nicht, ob 100, 170 oder 320 Tonnen die richtige Größe sind. Beides lässt sich vorher klären, denn die Biegekraft berechnen Sie mit einer einzigen Formel und vier Eingangswerten.
Die Presskraft einer Abkantpresse ist das Merkmal, das sich am schlechtesten nachrüsten lässt. Arbeitslänge, Steuerung, Hinteranschlag und Werkzeuge kann man erweitern oder tauschen – die Nennpresskraft ist durch Rahmen, Zylinder und Antrieb festgelegt. Wer hier zu knapp kauft, kann bestimmte Teile dauerhaft nicht fertigen. Wer zu großzügig kauft, zahlt für Tonnen, die nie zum Einsatz kommen, und bekommt dazu eine schwerere, teurere Maschine mit höherem Energiebedarf.
Die zweite Anwendung der Rechnung ist der Alltag: Bevor ein neues Teil in die Fertigung geht, zeigt die Biegekraft in zehn Sekunden, ob es auf die vorhandene Maschine passt, ob das Werkzeug die Linienlast verträgt und mit welcher V-Öffnung Sie arbeiten sollten.
Der Normalfall in der Blechfertigung ist das Freibiegen (auch Luftbiegen oder Gesenkbiegen genannt): Das Blech berührt nur die beiden Kanten der Matrize und die Spitze des Oberwerkzeugs, der Winkel entsteht über die Eintauchtiefe. Für diesen Fall gilt die gängige Näherung:
Die eigentliche Presskraft erhalten Sie, indem Sie das Ergebnis mit der Biegelänge in Metern multiplizieren. Für die Umrechnung in Tonnen teilen Sie die Kilonewton durch 9,81 – in der Praxis genügt die Division durch 10, das liegt rund zwei Prozent auf der sicheren Seite.
Für den Faktor c finden Sie in der Literatur Werte zwischen etwa 1,33 und 1,5; Lehrbücher rechnen teils mit 1,5, Werkzeughersteller meist mit 1,33. Entscheidend ist weniger die zweite Stelle hinter dem Komma als die Erkenntnis, die in der Formel steckt: Die Blechdicke geht quadratisch ein, die V-Öffnung steht im Nenner. Doppelte Blechdicke bedeutet vierfache Kraft. Halbe V-Öffnung bedeutet doppelte Kraft.
Die Zugfestigkeit ist der Wert, bei dem die meisten Fehlrechnungen entstehen – weil mit der Mindeststreckgrenze statt mit der Zugfestigkeit gerechnet wird oder weil ein Normwert als fester Wert genommen wird, obwohl die Normen Bereiche angeben. Rechnen Sie konservativ, also mit dem oberen Teil des Bereichs:
| Werkstoff | Zugfestigkeit Rm nach Werkstoffangaben | Rechenwert für die Kraftabschätzung |
|---|---|---|
| S235JR, Dicke < 3 mm | 360–510 N/mm² | 400 N/mm² |
| S235JR, Dicke 3–100 mm | 340–470 N/mm² | 400 N/mm² |
| S355J2 | 470–680 N/mm² | 520 N/mm² |
| Edelstahl 1.4301 (X5CrNi18-10) | 500–700 N/mm² | 600 N/mm² |
| Aluminium EN AW-5754 (AlMg3) | 190–250 N/mm² | 220 N/mm² |
Die Rechenwerte in der rechten Spalte sind Arbeitswerte für die Vorauslegung, keine Normwerte. Bei höherfesten Stählen, kaltverfestigten Edelstahlgüten oder ausgehärteten Aluminiumlegierungen liegt die Zugfestigkeit deutlich darüber – dort hilft nur das Werkstoffzeugnis der konkreten Charge.
Weil V im Nenner steht, entscheidet die Matrize mit über die Presskraft. Als Faustformel gilt eine V-Öffnung von etwa acht Mal der Blechdicke; bei Blechen über 6 mm wird eher mit dem Faktor 10 bis 12 gearbeitet, bei dünnen Blechen bis 3 mm teils mit 6. Gewählt wird jeweils die nächstliegende verfügbare Standardöffnung.
Die V-Öffnung ist kein freier Parameter, mit dem man beliebig Kraft spart. Sie legt gleichzeitig fest:
Und schließlich hat jedes Werkzeug eine zulässige Linienlast in kN/m. Nützt wenig, wenn die Maschine 320 Tonnen kann, das Unterwerkzeug aber nur für 1.000 kN/m freigegeben ist. Welche Werkzeugbauform für welchen Fall passt, zeigt unsere Übersicht der Abkantwerkzeuge für Abkantpressen.
Die folgende Tabelle ist mit der oben genannten Formel (Faktor 1,33), den Rechenwerten aus der Werkstofftabelle und einer V-Öffnung von etwa 8 × s berechnet. Die Werte sind Beispielrechnungen zur Orientierung, keine Werkzeug- oder Maschinenfreigabe.
| Blechdicke | V-Öffnung | S235 (400) | S355 (520) | 1.4301 (600) | AlMg3 (220) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,0 mm | 8 mm | 66 kN/m | 86 kN/m | 100 kN/m | 37 kN/m |
| 1,5 mm | 12 mm | 100 kN/m | 130 kN/m | 150 kN/m | 55 kN/m |
| 2,0 mm | 16 mm | 133 kN/m | 173 kN/m | 200 kN/m | 73 kN/m |
| 3,0 mm | 24 mm | 200 kN/m | 259 kN/m | 299 kN/m | 110 kN/m |
| 4,0 mm | 32 mm | 266 kN/m | 346 kN/m | 399 kN/m | 146 kN/m |
| 5,0 mm | 40 mm | 332 kN/m | 432 kN/m | 499 kN/m | 183 kN/m |
| 6,0 mm | 50 mm | 383 kN/m | 498 kN/m | 575 kN/m | 211 kN/m |
| 8,0 mm | 80 mm | 426 kN/m | 553 kN/m | 638 kN/m | 234 kN/m |
| 10,0 mm | 100 mm | 532 kN/m | 692 kN/m | 798 kN/m | 293 kN/m |
Gut zu erkennen: Edelstahl verlangt bei gleicher Geometrie etwa die Hälfte mehr Kraft als Baustahl, Aluminium etwa die Hälfte. Und dass die Werte von 6 auf 8 mm kaum steigen, liegt allein an der größeren Matrize – ein weiterer Beleg dafür, wie stark die V-Öffnung wirkt.
Ein Blechkanal soll aus 3 mm S235 gekantet werden, Biegelänge 2.500 mm, Matrize V 24. Alle Zahlen im folgenden Beispiel sind Beispielwerte.
Dasselbe Teil in 3 mm Edelstahl 1.4301 verlangt mit Rechenwert 600 N/mm² schon 299 kN/m, also rund 750 kN oder 76 Tonnen. Und wenn Sie beim Baustahlteil statt V 24 eine Matrize V 16 einsetzen – etwa weil ein kleinerer Radius gefordert ist –, landen Sie ebenfalls bei rund 750 kN. Zwei vollkommen unterschiedliche Ursachen, derselbe Sprung um 50 Prozent.
Für die Maschinenauswahl rechnen Sie darauf noch einen Zuschlag. 20 bis 30 Prozent sind üblich, damit Werkstoffstreuung, Chargenwechsel und spätere Teile mit etwas mehr Dicke nicht sofort an die Grenze stoßen. Aus den 50 Tonnen wird so eine Maschine in der Klasse 60 bis 70 Tonnen – und wenn Edelstahl zum Programm gehört, eher 100 Tonnen.
Die Näherung gilt für das Freibiegen eines geraden Schenkels. In diesen Fällen liegen Sie mit ihr falsch:
Aus der Rechnung ergeben sich vier Entscheidungen, die zusammen die passende Abkantpresse definieren: die Nennpresskraft aus dem dicksten und festesten Blech Ihres Programms, die Arbeitslänge aus dem längsten Teil, die Bauhöhe und Öffnung aus den höchsten Schenkeln und Kastenteilen – und die Steuerung aus der Frage, wie viele Biegefolgen Sie programmieren und wie stark Sie die Winkelmessung automatisieren wollen. Was eine Steuerung dafür mitbringen muss, haben wir in diesem Beitrag zur modernen Abkantpressensteuerung beschrieben.
Wichtig ist die Reihenfolge: zuerst das Teilespektrum, dann die Kraft, dann die Maschine. Nicht umgekehrt.
Mit F = (1,33 × Rm × s²) / V erhalten Sie die Biegekraft in kN je Meter Biegelänge. Rm ist die Zugfestigkeit in N/mm², s die Blechdicke und V die V-Öffnung der Matrize, beide in mm. Multiplizieren Sie das Ergebnis mit der Biegelänge in Metern und teilen Sie durch 10, um grob auf Tonnen zu kommen.
Als Faustformel gilt etwa 8 × Blechdicke, bei Blechen über 6 mm eher 10 bis 12 × Blechdicke, bei dünnen Blechen bis 3 mm teils 6 × Blechdicke. Zusätzlich müssen Innenradius, kleinster Schenkel und die zulässige Linienlast des Werkzeugs passen.
Typische Ursachen: Es wird geprägt statt frei gebogen, die tatsächliche Zugfestigkeit der Charge liegt über dem Rechenwert, die Matrize ist kleiner als angenommen, oder die Last liegt exzentrisch auf kurzer Länge – dort gilt nicht die Nennpresskraft, sondern der niedrigere Wert aus dem Maschinendatenblatt.
Mit der Zugfestigkeit Rm. Bei S235 sind das je nach Dicke 340 bis 510 N/mm², nicht die 235 N/mm² aus der Bezeichnung – die stehen für die Mindeststreckgrenze. Wer mit 235 rechnet, unterschätzt die nötige Presskraft um deutlich mehr als ein Drittel.
Für die Maschinenauswahl sind 20 bis 30 Prozent Zuschlag auf den Rechenwert üblich. Sie decken Werkstoffstreuung, Chargenwechsel und Teile ab, die später etwas dicker oder fester ausfallen als das heutige Programm.
Rechnungen bringen Sie bis zur Maschinenklasse. Ob Winkel, Radius und Oberfläche am konkreten Teil stimmen, zeigt erst der Versuch. Schicken Sie uns Ihre Zeichnung oder ein Musterblech – wir kanten Ihr Teil kostenlos als Testbearbeitung und sagen Ihnen, welche Presskraft, welche Werkzeuge und welche Biegefolge dafür tatsächlich nötig sind. Hier erreichen Sie uns.