Formverhalten

Formverhalten bezeichnet die charakteristische Reaktion eines Werkstoffs oder Bauteils auf Formgebungsprozesse, also wie sich ein Material unter äußeren Spannungen verformt. Es umfasst elastische und plastische Verformung, viskoelastische Effekte sowie Phänomene wie Rückfederung (Springback), Necking und eventualen Bruch. Das Formverhalten hängt wesentlich von Material, Mikrostruktur, Temperatur, Spannungs- und Verformungsraten sowie von Reibung und Schmierung im Fertigungsprozess ab.

Wichtige Einflussfaktoren sind chemische Zusammensetzung, Gefüge, Zäigkeit, anisotrope Eigenschaften durch Walzen oder Kaltarbeit, Temperatur (warm- oder kaltformend), sowie die Geschwindigkeit der Verformung. Polymere zeigen oft starke viskoelastische Abhängigkeiten, Faserverbundwerkstoffe zusätzlich anisotropes Verhalten. Die Industrie nutzt das Formverhalten, um Umformprozesse zu planen, Bauteile gegen Verzug zu sichern und Materialressourcen zu optimieren.

Zur Charakterisierung werden Formgebungsverfahren eingesetzt, wie Tiefziehen, Biegen oder Umformen unter definierten Randbedingungen. Wesentliche Kennzahlen sind Dehnbarkeit, Formgrenze und Rückfederungsgrad. Formverhalten lässt sich durch Formänderungsdiagramme, wie das Forming Limit Diagram (FLD), sowie durch simulationsbasierte Virtual Tryouts beschreiben. Strain-rate-Sensitivität und Temperaturabhängigkeiten werden oft durch Modelle abgebildet, die in FEM-Tools eingegeben werden.

Anwendungen liegen in der Prozessauslegung, Materialauswahl, Prozessoptimierung und Qualitätssicherung. Beispiele zeigen, dass Aluminiumlegierungen hohe Formbarkeit bei moderaten Temperaturen aufweisen, hochfestes Stahlmaterial jedoch eingeschränktere Umformbarkeit hat. Ziel ist eine genaue Vorhersage des Verformungsverhaltens, um Bauteilleistung und Kosten zu optimieren.