Tiefziehen: Umformverfahren, Werkstoffe und Toleranzen

Ein tiefgezogenes Gehäuseteil reißt beim ersten Fertigungsdurchlauf, obwohl Werkzeug und Zeichnung vorab freigegeben waren. Solche Erstmusterfehler kosten Zeit und Vertrauen beim Fertigungspartner, und die Ursache liegt fast immer an einer von drei Stellen: am Werkstoff, am Werkzeug oder an der Bauteilgeometrie selbst.

Kurz & knapp: Tiefziehen ist nach DIN 8584 das Zugdruckumformen eines ebenen Blechzuschnitts in einen einseitig offenen Hohlkörper, ohne dass sich die Blechdicke dabei gewollt verändert. Ein Niederhalter verhindert während des Ziehvorgangs die Faltenbildung. Geeignet sind vor allem Tiefziehstähle wie DC04 sowie bestimmte Aluminium- und Edelstahlsorten. Eine feste Mindeststückzahl gibt es nicht, die Wirtschaftlichkeit hängt von Bauteilgröße, Werkstoff und Anzahl der Ziehstufen ab.

Was ist Tiefziehen und wie funktioniert das Verfahren?

Beim Tiefziehen wird ein ebener Blechzuschnitt durch einen Stempel in einen Ziehring gedrückt und dabei zu einem einseitig offenen Hohlkörper umgeformt, ohne dass sich die Wanddicke gewollt verändert. Genau diese fehlende Dickenänderung unterscheidet Tiefziehen von verwandten Verfahren wie dem Streckziehen, bei dem das Blech gezielt gedehnt und dabei dünner wird.

Der Stempel ist von einem Niederhalter umgeben, der das Blech mit genau so viel Anpressdruck führt, dass es zwar in den Ziehring nachrutschen, aber keine Falten bilden kann. Stempel- und Ziehringkanten sind abgerundet, damit das Material über die Kante fließen kann, ohne einzureißen.

Wie ist ein Tiefziehwerkzeug aufgebaut?

Ein Tiefziehwerkzeug besteht aus drei zentralen Teilen. Der Stempel gibt die Form von innen vor, der Ziehring formt die äußere Kontur, und der Niederhalter führt das Blech während des Zugs.

Anders als beim Spritzguss, bei dem eine Kavität aus zwei Formhälften den kompletten Hohlraum in einem Schuss bildet, entsteht die endgültige Form beim Tiefziehen erst während der Stempelbewegung durch den Ziehring. Bei komplexeren Geometrien braucht es dafür oft mehrere Ziehstufen mit jeweils eigenem Werkzeugsatz, bevor die endgültige Form erreicht ist.

Welche Werkstoffe eignen sich zum Tiefziehen?

Am besten eignen sich Werkstoffe mit hoher Umformbarkeit und einer möglichst gleichmäßigen Fließeigenschaft in alle Richtungen, klassischerweise kaltgewalzte Tiefziehstähle.

Die gängigen Tiefziehstähle sind nach DIN EN 10130 als DC01 bis DC07 genormt, wobei DC07 die höchste Umformbarkeit als sogenannte Sondertiefziehgüte bietet. Wie gut sich ein Blechwerkstoff tatsächlich verhält, zeigt die senkrechte Anisotropie: Ein guter Tiefziehstahl erreicht einen mittleren Anisotropiewert rm von mindestens 1,25, je höher der Wert, desto größer die erreichbare Ziehtiefe. Unterschiede in der Anisotropie zwischen den Blechrichtungen führen außerdem zu welliger Zipfelbildung am Rand des Ziehteils, die in der Regel nachträglich beschnitten werden muss.

Welche Bauteile werden typischerweise tiefgezogen?

Tiefziehen eignet sich besonders für dünnwandige, rotationssymmetrische oder rechteckige Hohlkörper mit gleichmäßiger Wandstärke.

Verbreitete Anwendungen finden sich in der Automobilindustrie, der Mess- und Regeltechnik, der Luft- und Raumfahrt, der Elektrotechnik, der Verpackungsindustrie sowie im Sport- und Freizeitbereich. Typische Bauteile sind Gehäuse und Abdeckungen, teils auch in Kombination mit gegossenen Bauteilen, sowie Behälter, Näpfe und Halbschalen.

Welche Toleranzen sind beim Tiefziehen erreichbar?

Je nach Bauteilgröße, Werkstoff und Anzahl der Ziehstufen sind Toleranzen bis ±0,05 mm erreichbar, enge Werte gelten dabei eher für kleinere, einfachere Ziehteile als für große, mehrstufig gezogene Bauteile.

Diese bauteilspezifischen Ziehtoleranzen ergänzen die allgemeineren Toleranzklassen nach ISO 2768, die für Maße gelten, die nicht unmittelbar vom Ziehvorgang selbst betroffen sind, etwa nachträglich gebohrte Löcher. Enger tolerierte Ziehteile bedeuten in der Praxis meist mehr Ziehstufen und damit höhere Werkzeug- und Prüfkosten.

Ab welcher Stückzahl lohnt sich Tiefziehen?

Eine pauschale Mindeststückzahl für Tiefziehen gibt es nicht. Bauteilgröße, Anzahl der Ziehstufen, Werkstoff, nachgelagerte Arbeitsschritte und geforderte Prüfungen verändern die Wirtschaftlichkeitsrechnung erheblich.

Da für jedes Bauteil ein eigenes, bauteilspezifisches Werkzeug nötig ist, muss sich diese Investition über die geplante Stückzahl amortisieren, ähnlich wie bei anderen Umformverfahren, die ohne bauteilspezifische Form arbeitende Verfahren wie die Zerspanung nicht kennen. Wie sich Werkzeugkosten und Stückkosten über die gesamte Nutzungsdauer eines Bauteils gegenrechnen, ordnen wir in unserem Beitrag zu den Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership) genauer ein.

Was unterscheidet Tiefziehen von Kunststoff-Tiefziehen (Thermoformen)?

Das Tiefziehen von Metall und das umgangssprachlich oft ebenfalls "Tiefziehen" genannte Thermoformen von Kunststoffplatten sind zwei grundlegend verschiedene Verfahren, die sich nicht miteinander vergleichen lassen.

Beim metallischen Tiefziehen wird das Blech durch mechanischen Zugdruck ohne Erwärmung umgeformt. Beim Kunststoff-Tiefziehen (Thermoformen) wird eine Kunststoffplatte zunächst erwärmt und anschließend meist über Vakuum oder Druckluft in eine Form gesaugt oder gepresst. Wer in einer technischen Anfrage von "Tiefziehteilen" spricht, sollte deshalb immer den Werkstoff mit angeben, um Verwechslungen mit dem Kunststoffverfahren zu vermeiden.

Was müssen Einkäufer bei der Beschaffung tiefgezogener Bauteile beachten?

Wer tiefgezogene Bauteile beschafft, sollte in der technischen Anfrage mindestens vier Punkte klar spezifizieren:

• den Werkstoff inklusive Güte, etwa DC04 statt nur "Tiefziehstahl"

• die geforderte Toleranzklasse für die gezogene Kontur

• die Anzahl der zulässigen Ziehstufen und Nachbearbeitungsschritte

• die vorgesehene Prüfmethode für Wanddicke und Rückfederung

Fehlt eine dieser Angaben, legt der Fertiger die Parameter nach eigenem Ermessen fest, was spätere Abweichungen bei der Wareneingangsprüfung wahrscheinlicher macht. Gerade bei Erstaufträgen lohnt sich ein Erstmuster vor der Serienfreigabe, weil sich Reißneigung und Rückfederung oft erst am realen Bauteil zeigen, nicht in der Simulation.

Häufig gestellte Fragen zum Tiefziehen

Was ist der Unterschied zwischen Tiefziehen und Streckziehen?

Beim Tiefziehen bleibt die Blechdicke weitgehend unverändert, das Material fließt in den Ziehring nach. Beim Streckziehen wird das Blech dagegen gezielt gedehnt und dabei dünner, was für andere Bauteilgeometrien genutzt wird.

Was ist der Unterschied zwischen Tiefziehen und Kunststoff-Tiefziehen?

Metallisches Tiefziehen formt kaltes Blech durch mechanischen Zugdruck. Kunststoff-Tiefziehen (Thermoformen) erwärmt eine Kunststoffplatte und saugt oder presst sie in eine Form. Beide Verfahren teilen sich nur den umgangssprachlichen Namen.

Welcher Stahl eignet sich am besten zum Tiefziehen?

Kaltgewalzte Tiefziehstähle der DC-Reihe (DC01 bis DC07) nach DIN EN 10130 gelten als Standard, wobei DC07 die höchste Umformbarkeit für besonders komplexe Ziehteile bietet.

Welche Toleranzen sind beim Tiefziehen realistisch?

Je nach Bauteilgröße und Anzahl der Ziehstufen sind Toleranzen bis ±0,05 mm erreichbar, wobei engere Werte eher bei kleineren, einfacheren Geometrien realistisch sind.

Ab welcher Stückzahl lohnt sich Tiefziehen?

Eine feste Mindeststückzahl gibt es nicht. Bauteilgröße, Werkstoff, Anzahl der Ziehstufen und nachgelagerte Arbeitsschritte bestimmen gemeinsam, ab wann sich das bauteilspezifische Werkzeug amortisiert.

Fazit: Tiefziehen lohnt sich mit dem richtigen Werkstoff und Werkzeugkonzept

Tiefziehen bleibt eines der wirtschaftlichsten Verfahren für dünnwandige Hohlkörper aus Blech, sofern Werkstoffgüte, Ziehstufen und Toleranzen von Anfang an klar spezifiziert sind. Wer diese Punkte in der technischen Anfrage festlegt, vermeidet Reißer und Nacharbeit und kann Angebote unterschiedlicher Fertigungspartner realistisch vergleichen.

Line Up begleitet Einkäufer bei genau dieser Spezifikation: von der Werkstoffauswahl über die Bewertung geeigneter Fertigungspartner in Fernost bis zur Qualitätssicherung des tiefgezogenen Bauteils. 👉 Vereinbaren Sie ein unverbindliches Beratungsgespräch und klären Sie, welches Werkzeugkonzept für Ihr nächstes Tiefziehteil wirtschaftlich sinnvoll ist.