W przemyśle metalowym decyzja o zmianie technologii rzadko bywa impulsywna. Zwykle stoi za nią potrzeba poprawy jakości, skrócenia czasu produkcji albo ograniczenia kosztów jednostkowych. W Metikam regularnie rozmawiamy z klientami, którzy zastanawiają się, czy tradycyjne tłoczenie nadal spełnia swoje zadanie, czy może nadszedł moment na nowoczesne formowanie. Jeśli jesteś na takim etapie, ten artykuł pomoże Ci poukładać fakty i spojrzeć na temat obiektywnie.
Tradycyjne tłoczenie – sprawdzona metoda z ograniczeniami
Tłoczenie blach to technologia znana od dekad. Opiera się na pracy narzędzi stałych, dużych pras i powtarzalnych cykli. Wciąż świetnie sprawdza się w produkcji masowej, gdzie geometria elementu nie zmienia się przez długi czas. Z naszego doświadczenia wynika jednak, że im bardziej złożony detal, tym szybciej pojawiają się kompromisy jakościowe.
Problemy widoczne są szczególnie przy cienkościennych elementach, gdzie łatwo o lokalne osłabienia materiału. W takich przypadkach często potrzebne są dodatkowe operacje, na przykład precyzyjne gięcie blachy, aby osiągnąć zakładany kształt i tolerancje.
Koszty narzędzi i elastyczność produkcji
Największym wyzwaniem tłoczenia są koszty początkowe. Wysokiej klasy narzędzia potrafią pochłonąć znaczną część budżetu projektu jeszcze przed startem produkcji. Zmiana geometrii detalu oznacza zwykle konieczność przebudowy narzędzia lub wykonania nowego. Przy krótkich seriach taka inwestycja bywa trudna do obrony.
Nowoczesne formowanie – szersze możliwości technologiczne
Nowoczesne metody formowania powstały jako odpowiedź na rosnące wymagania rynku. Zamiast brutalnej siły nacisku pojawia się kontrolowany proces kształtowania materiału. W praktyce chodzi o mniejsze naprężenia, lepszą powtarzalność i większą swobodę projektową.
Wśród rozwiązań, które realnie zmieniają podejście do produkcji, coraz częściej pojawia się zestaw technologii uzupełniających klasyczne procesy: formowanie przyrostowe (incremental forming), hydroforming oraz hot forming.
Hydroformowanie – precyzja i jednorodność
Hydroformowanie wykorzystuje ciecz pod wysokim ciśnieniem do kształtowania blach lub rur. Materiał „układa się” w formie równomiernie, bez gwałtownych punktów nacisku.
Dzięki temu uzyskujesz:
- większą jednorodność grubości ścianek – istotną przy elementach konstrukcyjnych;
- ograniczenie pęknięć i odkształceń – szczególnie przy stalach o podwyższonej wytrzymałości;
- mniejszą liczbę operacji wtórnych – redukując czas całego procesu;
- lepszą estetykę powierzchni – ważną przy częściach widocznych;
- możliwość integracji kilku funkcji w jednym detalu.
W Metikam widzimy, że hydroformowanie coraz częściej zastępuje klasyczne tłoczenie przy średnich seriach, gdzie liczy się jakość i elastyczność.
Formowanie przy podwyższonej temperaturze
W grupie technologii kształtowania znajdują się formowanie przyrostowe (incremental forming) i hydroforming, a także formowanie na gorąco (hot forming).
Jak to wygląda w regularnym zastosowaniu? Otóż podgrzanie materiału zwiększa jego plastyczność, pozwalając na uzyskanie skomplikowanych kształtów bez ryzyka pęknięć. Po schłodzeniu detal odzyskuje wysoką wytrzymałość, często przewyższającą elementy tłoczone na zimno.
Taka metoda dobrze współgra z procesami wykończeniowymi, na przykład precyzyjnym frezowaniem CNC, gdy liczy się dokładność otworów i powierzchni bazowych.
Incremental – stopniowe kształtowanie zamiast jednego uderzenia
Incremental to podejście polegające na stopniowym formowaniu materiału, warstwa po warstwie. Zamiast jednego, mocnego cyklu prasy, detal powstaje poprzez serię kontrolowanych ruchów narzędzia.
Taki proces:
- zmniejsza obciążenie materiału – ograniczając mikropęknięcia;
- pozwala na szybkie modyfikacje projektu – bez kosztownych narzędzi;
- sprawdza się w prototypach i krótkich seriach;
- ułatwia kontrolę jakości na każdym etapie;
- skraca czas wdrożenia nowego detalu do produkcji.
Kiedy zmiana technologii ma sens ekonomiczny?
Decyzja o przejściu na nowoczesne formowanie powinna wynikać z analizy danych. Według raportów branżowych European Aluminium Association, zastosowanie hydroformowania potrafi zmniejszyć masę komponentów nawet o 20–30 procent przy zachowaniu tej samej wytrzymałości. Lżejszy detal to niższe koszty transportu i montażu.
„Zdarzyła nam się sytuacja, gdy klient po przejściu z tłoczenia na formowanie zintegrował trzy elementy w jeden. Efekt? Mniej operacji spawania stali aluminium, krótszy czas produkcji i zauważalny spadek liczby reklamacji”. – zespół Metikam
Integracja z innymi procesami
Nowoczesne formowanie rzadko działa w oderwaniu od reszty parku maszynowego. Często łączy się je z procesami przygotowawczymi, w tym cięcie laserem 2D, oraz z obróbką końcową, na przykład toczeniem CNC. Taka ciągłość technologiczna pozwala lepiej kontrolować jakość i terminy.
W projektach wymagających lokalnego wzmocnienia powierzchni dobrze sprawdza się także hartowanie indukcyjne, stosowane już po uformowaniu detalu.
Dlaczego warto zmienić technologię na nowoczesne formowanie?
Jednym z argumentów za zmianą technologii jest stabilność procesu. Nowoczesne systemy formowania są mocno zautomatyzowane i wyposażone w czujniki, pozwalające na bieżąco korygować parametry. W porównaniu do tradycyjnego tłoczenia łatwiej utrzymać stałą jakość przy zmiennych warunkach materiałowych.
Z perspektywy zespołu Metikam to właśnie przewidywalność procesu często przekonuje klientów do inwestycji w technologie incremental forming, hydroforming oraz hot forming.
Wnioski
Nie każda produkcja wymaga rewolucji technologicznej. Tradycyjne tłoczenie wciąż ma swoje miejsce, szczególnie przy bardzo dużych seriach. Jeśli jednak zależy Ci na elastyczności, lepszej jakości i szybszym reagowaniu na zmiany projektu, nowoczesne formowanie staje się realną alternatywą.
Zobacz również:
- Na czym polega anodowanie aluminium?
- Rodzaje stali nierdzewnej i ich zastosowanie w przemyśle
- Zastosowanie robotów spawalniczych w przemyśle
- Co to jest stal żaroodporna i kiedy warto ją stosować?
Tradycyjne tłoczenie vs. nowoczesne formowanie – FAQ
Jakie są najczęstsze pytania i odpowiedzi na temat tradycyjnego tłoczenia w porównaniu do nowoczesnego formowania?
Czy nowoczesne formowanie sprawdzi się przy bardzo małych seriach?
Tak, szczególnie technologie incremental dobrze radzą sobie w produkcji jednostkowej i prototypowej. Nie wymagają kosztownych narzędzi stałych, a zmiany projektu wprowadza się szybko. To duża przewaga przy testowaniu nowych rozwiązań.
Jakie materiały najlepiej nadają się do hydroformowania?
Najczęściej stosuje się stale konstrukcyjne, nierdzewne oraz aluminium. Ważna jest jednorodność materiału i odpowiednia plastyczność. W praktyce każdy przypadek należy zweryfikować próbą technologiczną.
Czy formowanie na gorąco zwiększa zużycie energii?
Proces wymaga podgrzania materiału, jednak często skraca liczbę operacji wtórnych. W bilansie całkowitym zużycie energii bywa porównywalne lub nawet niższe niż przy tłoczeniu z dodatkowymi obróbkami.