Formbarkeit

Formbarkeit ist die Fähigkeit eines Materials, sich durch plastische Verformung unter äußeren Einflüssen in eine gewünschte Geometrie zu bringen, ohne zu brechen. In der Werkstoffkunde dient sie dazu, die Umformbarkeit eines Werkstoffs zu beschreiben, insbesondere bei Prozessen wie Walzen, Biegen, Tiefziehen, Stanzen oder Extrudieren. Formbarkeit umfasst zwar die Duktilität, geht jedoch darüber hinaus, indem sie auch das Verhalten unter spezifischen Formbedingungen, wie das Verhältnis von Dehnung zu Bruch und die Widerstandsfähigkeit gegen Rissbildung, berücksichtigt.

Wesentliche Einflussfaktoren sind Temperatur, Belastungsgeschwindigkeit, Mikrostruktur und Legierung. Höhere Temperaturen erhöhen die Umformbarkeit von Metallen durch erleichterte Versetzungsbewegungen (Warm- bzw. Heißformen), während kaltes Umformen zu höherer Festigkeit, aber geringerer Formbarkeit führt. Die Mikrostruktur – Korngröße, Textur, Phasenverteilung und Gefügehomogenität – sowie der Härtungszustand beeinflussen, wie Materialfluss, Rückfederung und Rissbildung auftreten. Reibung an den Oberflächen und Schmierung sowie Dicke und Geometrie des Bauteils spielen ebenfalls eine Rolle.

Typische Messgrößen und Hilfsmittel in der Planung sind Formgrenzen-Diagramm (FLD), das die Grenzfälle zwischen stabilem Umformen, Necking und Bruch aufzeigt, sowie die maximale Dehnung bis zum Bruch und Kennwerte zur Dehnungs- und Spannungsabhängigkeit des Materials. Die Verarbeitungsgeschichte, wie der Grad der Kaltverformung oder Wärmebehandlung (Glühen, Anlassen), hat ebenfalls Einfluss auf die Formbarkeit.

In der Praxis kommt Formbarkeit vor allem in der Blechumformung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie zum Tragen, mit Aluminium, Stahl und Titan sowie ihren Legierungen. Auch Kunststoff- oder Verbundwerkstoffe weisen charakteristische Formbarkeitsverläufe in Thermo- und Umformprozessen auf.