Fraunhofer IWU entwickelt dreidimensionale, farbige Fassadenelemente aus Metall

(8.4.2025) Die Fassade bestimmt den ersten Eindruck eines Gebäudes. Schon kleine gestalterische Akzente können einen Unterschied in der Wahrnehmung ausmachen. Das Fraunhofer IWU hat nun durch inkrementelle Blechumformung Fassadenelemente mit Reliefs entwickelt, die in Form und Farbe kaum begrenzt sind und ohne teure Umformwerkzeuge hergestellt werden können.

Der 2 m lange, ca. 1 m hohe und knapp 20 cm tiefe Fisch wurde in mehreren Farbvariationen gefertigt und zeigt das technologisch machbare. (Bild: Fraunhofer IWU) 

Wirtschaftliche Möglichkeiten

Die inkrementelle Blechumformung eignet sich für die Herstellung von großen und kleinen Metallbauteilen für die Gebäudehülle. Auf dem neuen Umformportal des Chemnitzer Forschungsinstituts, der derzeit größten Anlage in Deutschland, können Stahl- und Aluminiumbleche mit Abmessungen von bis zu 4 x 2 m und einer Wölbung von bis zu 75 cm hergestellt werden. Gemeinsam mit dem Fassadenbauer Wirth & Co. GmbH und dem Beschichtungsspezialisten Wobek-Design GmbH hat das Fraunhofer IWU in einem gemeinsamen Projekt Musterelemente hergestellt, die das technologisch Machbare zeigen. Die Wahl fiel auf einen Fisch in verschiedenen Farbvariationen.

Am Beispiel des ca. 2 m langen, ca. 1 m hohen und knapp 20 cm tiefen Fisches errechnete das Projektteam, dass bis zu einer Stückzahl von 185 das inkrementelle Umformen wirtschaftlicher ist als das deutlich schnellere Tiefziehen.

Die dreidimensionale Wirkung des Reliefs hängt von mehreren Faktoren ab: z.B. dem Abstand des Betrachters und dem Betrachtungswinkel. (Bild: Fraunhofer IWU) 

Inkrementelle Blechumformung (IBU)

Im Umformportal drückt ein Dorn mit einem Durchmesser von 12 mm auf Basis eines entsprechenden 3D-Modells die gewünschte Form schrittweise in das Blech. Bei komplexen Geometrien wird auf der Rückseite des Blechs eine Gegenform benötigt, die z.B. aus Schichtholz bestehen kann. Anstelle einer Gegenform ist auch ein zweites Presswerkzeug oder ein wiederverwendbares Nadelkissen (Pins) denkbar. 

Farbe schützt vor Witterungseinflüssen

Die farbige Beschichtung stellt einen zuverlässigen Witterungsschutz dar. Das flache Blech wird auf der dem Umformwerkzeug (Drückdorn) abgewandten Seite mit einem weißen, umformstabilen Pulverlack beschichtet. Der anschließend aufgebrachte farbige Tintenstrahldruck ist ebenfalls elastisch und wird durch die Umformung des Bleches nicht beschädigt. Den Abschluss bildet ein UV-beständiger Klarlack. Dieser wird nach der Umformung aufgetragen und verschließt eventuell durch die Blechbearbeitung porös gewordene Stellen der lackierten Oberflächen.

Systemlösungen

Auch an die Befestigungstechnik denken die Forscher. So plant ein weiteres IWU-Team, Befestigungselemente aus preiswertem Kunststoffgranulat zu drucken, damit die Fassadenelemente auch an gekrümmten Bauteilen befestigt werden können. Das Team stellt auch ganze Fassadenelemente aus Kunststoff her.

Das neue IBU-Bearbeitungsportal am Fraunhofer IWU. (Bild: Fraunhofer IWU) 

Weitere Anwendungsmöglichkeiten

Mit der neuen Portalanlage wird z.B. auch die Nachfertigung von Teilen, für die es keine Umformwerkzeuge mehr gibt, ermöglicht bzw. erleichtert. Dies ist in der Regel bei historischen Fahrzeugen der Fall. Auch künstlerische Arbeiten lassen sich mit inkrementellen Methoden wirtschaftlich herstellen.