Was versteht man unter Metallverarbeitung? – Definition, Verfahren und Berufe

Metalle sind aus unserem Alltag und unserer modernen Industriegesellschaft nicht wegzudenken. Vom filigranen Schmuckstück über das robuste Werkzeug bis hin zu riesigen Brückenkonstruktionen und High-Tech-Fahrzeugen – überall begegnen uns Produkte, die ihre Existenz der Metallverarbeitung verdanken. Doch was genau verbirgt sich hinter diesem vielschichtigen Begriff? Welche Techniken kommen zum Einsatz, um aus einem rohen Metallstück ein präzises Bauteil oder ein kunstvolles Objekt zu formen? Dieser Artikel gibt dir einen umfassenden Einblick in die Welt der Metallverarbeitung, erklärt die grundlegenden Definitionen, stellt die wichtigsten Verfahren vor und beleuchtet die vielfältigen Berufsbilder, die in diesem spannenden Feld tätig sind.

Definition: Was genau ist Metallverarbeitung?

Unter Metallverarbeitung versteht man die Gesamtheit aller Fertigungstechniken und Prozesse, die darauf abzielen, Metalle und deren Legierungen in eine gewünschte Form zu bringen, ihre Eigenschaften zu verändern oder sie zu Bauteilen und Endprodukten zusammenzufügen. Dies beginnt bei der Gewinnung und Aufbereitung von Metallen aus Erzen und reicht bis zur Oberflächenveredelung und Montage komplexer Systeme.

Im Kern geht es also darum, metallische Werkstoffe so zu beeinflussen, dass sie spezifische geometrische Formen annehmen und bestimmte funktionale Anforderungen erfüllen. Die Metallverarbeitung ist somit ein fundamentaler Bereich des Ingenieurwesens und des Handwerks.

Die Geschichte der Metallverarbeitung: Ein kurzer Rückblick

Die Fähigkeit, Metalle zu bearbeiten, markiert einen entscheidenden Wendepunkt in der menschlichen Zivilisationsgeschichte. Bereits vor Jahrtausenden lernten unsere Vorfahren, zunächst Kupfer, dann Bronze und schließlich Eisen zu gewinnen und zu formen. Die Bronzezeit und die Eisenzeit sind nach diesen revolutionären Werkstoffen benannt und zeugen von der tiefgreifenden Bedeutung, die Metalle für die Entwicklung von Werkzeugen, Waffen und Kultgegenständen hatten.

Die industrielle Revolution im 18. und 19. Jahrhundert brachte dann einen weiteren gewaltigen Schub. Neue Verfahren wie das Walzen, maschinelles Drehen und Fräsen sowie die Entwicklung leistungsfähigerer Schmelzöfen ermöglichten die Massenproduktion von Metallteilen und legten den Grundstein für unsere heutige technisierte Welt.

Die Hauptverfahren der Metallverarbeitung im Überblick

Die Vielfalt der metallverarbeitenden Techniken ist groß. Sie lassen sich nach der Norm DIN 8580 in Hauptgruppen einteilen, die den grundlegenden Wandel des Materials beschreiben. Hier eine vereinfachte Übersicht der wichtigsten Verfahrensgruppen:

1. Urformen: Aus formlosem Stoff eine Form schaffen Beim Urformen wird aus einem flüssigen, pulverförmigen oder gasförmigen Ausgangsmaterial ein fester geometrischer Körper mit Zusammenhalt geschaffen.

• Gießen: Flüssiges Metall (Schmelze) wird in eine Form gefüllt und erstarrt dort. Beispiele sind der Sandguss, Druckguss oder Kokillenguss.
• Sintern (Pulvermetallurgie): Metallpulver wird in eine Form gepresst und anschließend unterhalb der Schmelztemperatur erhitzt, sodass die Partikel miteinander verschmelzen.

2. Umformen: Die Form plastisch verändern Beim Umformen wird die Form eines festen Körpers durch plastische (bleibende) Verformung geändert, ohne dass Material abgetragen oder hinzugefügt wird. Das Volumen bleibt dabei im Wesentlichen konstant.

• Walzen: Das Metall wird zwischen zwei oder mehr rotierenden Walzen hindurchgeführt und dabei im Querschnitt reduziert (z.B. Bleche, Profile).
• Schmieden: Das Werkstück wird durch Schläge oder Pressdruck in die gewünschte Form gebracht (z.B. Freiformschmieden, Gesenkschmieden).
• Biegen: Bleche, Rohre oder Profile werden durch Krafteinwirkung gekrümmt.
• Tiefziehen: Aus einem flachen Blechzuschnitt wird ein Hohlkörper geformt (z.B. Töpfe, Karosserieteile).
• Strangpressen: Ein erwärmter Metallblock wird durch eine Matrize gedrückt, um Profile mit konstantem Querschnitt zu erzeugen.

3. Trennen: Form ändern durch Materialabtrag Hierbei wird Material vom Werkstück entfernt, um die gewünschte Form oder Oberfläche zu erzeugen.

• Zerspanen mit geometrisch bestimmter Schneide: Verfahren wie Drehen, Fräsen, Bohren, Sägen und Hobeln, bei denen Werkzeuge mit definierten Schneidkanten Späne abheben.
• Zerspanen mit geometrisch unbestimmter Schneide: Schleifen, Honen, Läppen, bei denen eine Vielzahl kleiner, unregelmäßig geformter Schneidkörner Material abträgt.
• Abtragen (thermisch, chemisch, elektrochemisch): Verfahren wie Brennschneiden, Plasmaschneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden oder Funkenerodieren (EDM).
• Scheren/Schneiden: Bleche oder Profile werden durch zwei gegeneinander bewegte Schneiden getrennt.

4. Fügen: Teile dauerhaft verbinden Fügen bezeichnet das Zusammenbringen und Verbinden von zwei oder mehr Einzelteilen zu einem größeren Ganzen.

• Schweißen: Teile werden unter Anwendung von Wärme und/oder Druck unlösbar miteinander verbunden, oft unter Zugabe eines artgleichen oder artähnlichen Zusatzwerkstoffes.
• Löten: Teile werden durch ein geschmolzenes Zusatzmetall (Lot) mit einer niedrigeren Schmelztemperatur als die Grundwerkstoffe verbunden.
• Nieten: Teile werden durch plastische Verformung eines Verbindungselementes (Niet) zusammengehalten.
• Schrauben: Teile werden durch Schrauben und Muttern lösbar miteinander verbunden.
• Kleben: Eine stoffschlüssige Verbindung durch einen Klebstoff.

5. Beschichten: Oberflächen veredeln und schützen Beim Beschichten wird eine festhaftende Schicht aus formlosem Stoff auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht. Dies dient oft dem Korrosionsschutz, der Verbesserung der Optik oder der Funktion.

• Galvanisieren: Aufbringen metallischer Überzüge (z.B. Zink, Chrom, Nickel) durch elektrochemische Abscheidung.
• Lackieren/Pulverbeschichten: Aufbringen organischer Schichten.
• Feuerverzinken: Überziehen von Stahlteilen mit einer Zinkschicht durch Eintauchen in geschmolzenes Zink.
• Eloxieren: Erzeugung einer oxidischen Schutzschicht auf Aluminium durch anodische Oxidation.

6. Stoffeigenschaften ändern Hierbei werden die Eigenschaften des Werkstoffs gezielt durch thermische, mechanische oder chemische Behandlung verändert, ohne die Form wesentlich zu beeinflussen.

• Härten: Erhöhung der mechanischen Festigkeit und Verschleißfestigkeit von Stahl durch Erwärmen und schnelles Abkühlen.
• Anlassen: Gezielte Wärmebehandlung nach dem Härten, um Spannungen abzubauen und die Zähigkeit zu erhöhen.
• Glühen: Wärmebehandlung zur Erzielung bestimmter Gefügezustände und Eigenschaften (z.B. Weichglühen, Normalglühen).

Moderne Technologien in der Metallverarbeitung

Die Metallverarbeitung hat sich durch den Einsatz moderner Technologien rasant weiterentwickelt. Die CNC-Technik (Computerized Numerical Control) ermöglicht die automatisierte und hochpräzise Steuerung von Werkzeugmaschinen. Lasertechnologie wird nicht nur zum Schneiden und Schweißen, sondern auch zum Beschriften und Härten eingesetzt. Automation und Robotik übernehmen repetitive und schwere Arbeiten, steigern die Produktivität und verbessern die Arbeitsbedingungen. Auch additive Fertigungsverfahren (3D-Druck von Metallen) gewinnen zunehmend an Bedeutung.

Materialien in der Metallverarbeitung

Eine Vielzahl von Metallen und Legierungen kommt in der Verarbeitung zum Einsatz. Die wichtigsten sind:

• Stahl: Eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, der am häufigsten verwendete metallische Werkstoff aufgrund seiner Vielseitigkeit und Festigkeit. Es gibt unzählige Sorten für verschiedenste Anwendungen.
• Edelstahl: Korrosionsbeständiger Stahl mit hohem Chromanteil.
• Aluminium: Leichtmetall mit guter Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Kupfer: Sehr guter elektrischer und thermischer Leiter, oft für Kabel und Rohre verwendet.
• Messing und Bronze: Kupferlegierungen mit Zink bzw. Zinn, bekannt für gute Gleiteigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.
• Titan: Leicht, sehr fest und extrem korrosionsbeständig, aber auch teuer in der Verarbeitung.

Die Auswahl des richtigen Materials hängt von den Anforderungen an das Endprodukt ab, wie z.B. Festigkeit, Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Leitfähigkeit und Kosten.

Berufe in der Metallverarbeitung: Vielfältige Karrierewege

Die Metallverarbeitung bietet eine breite Palette an interessanten und zukunftssicheren Ausbildungs- und Arbeitsplätzen. Zu den bekanntesten Berufen zählen:

• Zerspanungsmechaniker:in: Spezialist:in für das Drehen, Fräsen, Schleifen und Bohren an konventionellen oder CNC-gesteuerten Maschinen.
• Konstruktionsmechaniker:in: Stellt Stahl- und Metallbaukonstruktionen her, montiert und wartet sie.
• Metallbauer:in: Fertigt und montiert Konstruktionen aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen, oft im Bereich Fassaden, Fenster, Türen oder Geländer.
• Anlagenmechaniker:in: Montiert, wartet und repariert Anlagen und Systeme, oft auch Rohrleitungssysteme aus Metall.
• Schweißer:in / Fachkraft für Schweißtechnik: Spezialisiert auf das Verbinden von Metallteilen durch verschiedene Schweißverfahren.
• Werkzeugmechaniker:in: Stellt Werkzeuge, Formen und Vorrichtungen für die industrielle Produktion her.
• Goldschmied:in / Silberschmied:in: Gestaltet und fertigt Schmuck und Geräte aus Edelmetallen.
• Gießereimechaniker:in: Stellt Gussformen her und bedient Gießanlagen.

Darüber hinaus gibt es viele Ingenieur:innen, Techniker:innen und Meister:innen, die in der Planung, Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Qualitätssicherung tätig sind.

Die Bedeutung der Metallverarbeitung für Wirtschaft und Alltag

Ohne Metallverarbeitung gäbe es keine Autos, keine Flugzeuge, keine modernen Gebäude, keine energieerzeugenden Anlagen und unzählige Produkte des täglichen Bedarfs würden fehlen. Sie ist eine absolute Schlüsseldisziplin für nahezu alle produzierenden Wirtschaftszweige, vom Maschinen- und Anlagenbau über die Fahrzeugindustrie und die Baubranche bis hin zur Elektro- und Medizintechnik. Ihre Innovationskraft und Effizienz sind entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit einer Volkswirtschaft.

Fazit: Metallverarbeitung – Eine unverzichtbare Schlüsseldisziplin

Die Metallverarbeitung ist ein faszinierendes und äußerst vielfältiges Feld, das traditionelles Handwerk mit modernster Technologie verbindet. Sie ist die Grundlage für unzählige Produkte, die unseren Alltag prägen und den technischen Fortschritt vorantreiben. Die kontinuierliche Entwicklung neuer Materialien, Verfahren und digitaler Werkzeuge sorgt dafür, dass dieser Industriezweig auch in Zukunft eine zentrale Rolle spielen wird und spannende berufliche Perspektiven bietet.