Hydraulic Die Forming For Enamelists

(Press- oder Druckformen für den Emailleur)

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Beschreibung der Technik Unter dieser Überschrift, die man in etwa mit "Press- oder Druckformen für den Emailleur" übersetzen könnte, erschien in dem US-Magazin Glass On Metal, Vol. 18, No 1, April, 1999, ein ausführlicher Artikel über dieses m. E. interessante und einfache Verfahren, kleine, gewölbte Formen aller Art herzustellen. Der Artikel von Carol Holaday befasst sich mit den professionellen, z. T. recht teuren Werkzeugen und Materialien. Ich möchte hier meine stark "abgespeckte" Variante vorstellen. Allerdings lassen sich mit dieser vereinfachten Version nicht alle Möglichkeiten des Pressformens ausschöpfen. Sollten Sie sich dafür interessieren, empfehle ich den Artikel in GOM (Glass On Metal, Magazin für Emailtechnik, Kontakt: The Enamelist Society E-Mail-Adresse: Klinedl@email.uc.edu Postadresse: P. O. Box: 631704 Cincinnati Ohio 45263-1704 USA, Webseite: http://www.craftweb.com/org/enamel/enamel.htm.  oder das Buch "Hydraulic die forming for jewelers and metalsmith" von Susan Kingsley, Verlag: 20 - Ton Press, Carmel, Californien, ISBN: 0-9635832-0-4, Bei dem Verfahren handelt es sich im Grunde um ein Tiefziehverfahren mit einfachsten Hilfsmitteln. Es erlaubt gewölbte Formen aller Art herzustellen, die mit der Anke oft nur schwer zu verwirklichen sind. Die selbstgefertigten Schablonen, bzw. Matrizen gestatten aber auch viele absolut identische Teile, z. B. für ein Collier, schnell und sicher herzustellen. (siehe Bild 2). Dabei ist es auch möglich, rechte und linke Formteile herzustellen, die dann zusammengelötet einen Hohlkörper bilden. Grundlagen des Verfahrens. Aus einer Kunststoffplatte (z. B. Plexiglas) wird eine Form ausgesägt. Man erhält eine Matrize. Ein vorbereitetes Blechstück wird zwischen die Platte, die die ausgesägte Form enthält, eine Gummiplatte und eine weitere stabile Platte gelegt. Das "Sandwich" wird gepresst. Durch die elastische Gummiplatte wird das Blech in die Form gedrückt. Es entsteht eine Wölbung. Notwendige Materialien und Werkzeuge Matrizenmaterial. In der einschlägigen Literatur wird als Matrizenmaterial meist Acryl- bzw. Plexiglas vorgeschlagen. Nach meinen Erfahrungen sind diese Acrylgläser allerdings zu spröde. Besser sind etwas zähere, elastischere, Kunststoffe. Sie sollten mindestens 5 mm dick sein. Diese Platten lassen sich mit der Laub- oder Goldschmiedesäge mit Feilen, Schleifpapieren usw. problemlos bearbeiten. Sie halten 10 - 20 Formvorgänge ohne Beschädigung aus. (Tip: Reststücke solcher Kunststoffplatten erhält man bei kunststoffverarbeitenden Firmen, z. B. Firmen die Leuchtreklamen herstellen. Gelbe Seiten des Telefonbuches!!). Eine besonders langlebige Matrize erhält man, indem man eine oder beide Seiten der Kunsstoffplatte mit 1mm-Hartmessingblech oder einem 1mm-Blech aus einer harten Aluminium-Legierung kaschiert. Dieses "Sandwich" kann, selbstverständlich vor dem Aussägen der zu pressenden Form, mit Kontaktklebern zusammengeklebt oder auch zusammengenietet werden. Gummiplatten. Um das Blech in die Form zu pressen, wird ein elastisches, aber nicht zu weiches Material benötigt. Geeignet sind Gummiplatten verschiedener Stärken und Härten, die aber kein Gewebe enthalten dürfen. (siehe Gelbe Seiten "Gummierzeugnisse"). Druckerzeugung. In USA wird eine spezielle Presse für dieses Verfahren angeboten, die ziemlich teuer ist. In dem Buch "Hydraulic die forming for jewelers and metalsmith" von Susan Kingsley ist ein Bauplan für eine Presse angegeben, die ein Schlosser leicht zusammenbauen kann. In der kleinen Werkstatt und für gelegentliche "Pressform"-Arbeiten reicht jedoch ein kräftiger Schraubstock aus. Um den Press-Druck zu erhöhen, wird der Handgriff des Schraubstocks mit einem kräftigen Roh verlängert. Verlängert man den Handgriff mit dem Rohr um das Doppelte, entsteht auf dem Pressling auch der doppelte Druck. Die Handgriffe guter Schraubstöcke vertragen eine etwa 2-3-fache Verlängerung und die damit verbundene Druckerhöhung. Mit dem Schraubstock lassen sich so aus bis zu 1.0 mm starkem Feinsilberblech ohne größere Schwierigkeiten Halbkugeln bis zu einem Ø von 4-5 cm drücken, die dann bei Bedarf zu Kugeln zusammengelötet werden können. Je größer der Durchmesser des Presslings, desto mehr kann er aufgetieft werden. Der Nachteil des Schraubstocks gegenüber waagerecht stehenden Pressen ist, dass Matrize, Gummi und Blech senkrecht eingespannt werden müssen. Aber es erfordert nur wenig Geschicklichkeit, um mit diesem Nachteil fertig zu werden.

Durchführung. Mit einem wasserfesten Filzstift das Design auf eine Kunststoffplatte zeichnen. Die Ränder des Designs sollten überall mindestens 3 cm von den Außenkanten der Platte entfernt sein. (siehe Abb. 4). Im Inneren des Designs ein Loch bohren. Ein grobes Laubsägeblatt in dieses Loch einführen und sorgfältig am Rand entlang sägen. (Tip: Sägeblättchen unterm Sägen immer wieder mit einem Kerzenrest einreiben. Diese "Schmierung" lässt das Blatt leichter laufen.) Darauf achten, dass der Sägeschnitt senkrecht zur Platte verläuft. Das ist besonders wichtig, wenn zwei sich gegenüberliegende Hälften gemacht werden sollen. Unterschneidungen, d. h. nicht senkrechtes Sägen kann dazu führen, dass a) die Matrize beim Drücken reisst, b) das Metall sich nach dem Pressen nur schwer aus der Form entfernen lässt, c) sich keine passgenauen, gegengleiche Stücke herstellen lassen. Die Schnittkanten sorgfältig schmirgeln. Dabei die Kanten nicht "rund" schleifen, sondern nur die "Sägemarken" glätten. Die Kanten der Form nur eben brechen! Vorbereiten des Blechs. Kupferblech sollte etwa 0.5 mm, Silberblech 0.5 - 1.0 mm stark sein. Dieses Verfahren ist ein Tiefzieh-Verfahren, so dass die Blechstärke auch von dem erwünschten Ergebnis abhängig ist. Da beim Tiefziehen das Blech durch die Verformung dünner wird, kommen flache Wölbungen mit einer geringeren Blechstärke aus, während tiefere Wölbungen stärkeres Blech erfordern. Es empfiehlt sich das Blech vor jedem Pressvorgang weichzuglühen. Geglühtes Kupferblech durch Beizen oder Schleifen/Schmirgeln von der Oxidschicht befreien. Bild links, Zusammenlegen des Sandwiches von oben nach unten: Hartaluminium-Platte als Gegenlager, Kunststoffplatte, Matrize (die grüne Platte), das zu pressende Cu-Blech, weiche Gummiplatte, härtere Gummiplatte, Metallblock. Rechts auf der weißen Kunststoffplatte 2 runde Gummischeiben. Sie werden nach dem ersten Pressen und nach dem Ausglühen in die tiefgezogene Grube des Cu-Blechs gelegt. Bei weiteren Pressvorgängen kann damit die Grube tiefer gezogen werden Zusammenlegen des "Sandwiches". Das Blech auf die Kunststoffmatrize legen. Wenn eine Seite des Blechs strukturiert ist, gehört die Strukturseite nach unten. Ein Teil der Struktur geht allerdings beim "Ziehen" verloren!!! Das Blech sollte an jeder Stelle um mindestens 5-10 mm größer sein als die Aussenlinien des Designs. TIP 1: Etwa 5-10 mm von den Designrändern mit wasserfestem Filzstift einen Rahmen zeichnen. (Abb.4). Das garantiert die richtige Lage des Blechs auf der Matrize. Tip 2: Damit das Blech beim Auflegen der Gummiplatte nicht verrutscht, es an einer Seite mit einem Klebestreifen fixieren.) Auf das Ganze nun eine bis mehrere Gummiplatten legen. (Tip: Der Pressendruck wirkt auf die gesamte Fläche und wird von zuviel überstehendem Gummi aufgefangen. Der Pressdruck sollte aber möglichst direkt auf den Ausschnitt der Matrize wirken. Deshalb sollte die "Druckplatte" (oben "Metallblock" genannt) nicht viel größer sein als das zu drückende Objekt bzw. der Ausschnit aus der Matrize. Die aktive Druckfläche kann durch eine zwischengelegte kleinere, mindestens 10 mm starke Metallplatte reduziert werden, oder die Gummiplatten werden so gewählt, dass sie rundum nur 2-3 cm größer sind als das zwischengelegte Blech, um den Druck pro cm² auf den Matrizenausschnitt zu erhöhen. (Erklärung. Angenommen, die Presse erzeugt 1000 kg Druck: Verteilt sich der Druck auf eine 10 x 10 cm = 100 cm² grosse Fläche, so entfällt auf einen Quadratzentimeter 1000 kg/100 cm² = 10 kg/cm² Druck. Ist die Fläche dagegen nur 5 cm x 5 cm = 25 cm², so ist der Druck pro Quadratzentimeter = 1000 kg /25 cm² = 40 kg/cm² ). Der Druck auf den Matrizenausschnitt wird damit vervierfacht. Das "Sandwich" pressen. Bei einem Pressvorgang sollte die Wölbung nicht mehr als 7 - 10 mm betragen. Wird zu stark gepresst, kann das Werkstück reissen. Ist die Wölbung nicht ausreichend, Werkstück weichglühen, erneut in die Matrize legen und wieder pressen. Bei ausreichend dickem Blech kann so in etwa 3 - 4 Pressvorgängen eine Halbkugel erreicht werden. Bei tiefer werdender Wölbung aus einer weichen Gummiplatte ein Stück ausschneiden, (im Bild rechts die schwarzen Gummischeiben neben der grünlichen Matritze) das Form und Umfang des Matrizenausschnitts hat. Diese Gummistückchen, evtl. ergänzt durch weitere etwas kleinere Plättchen, bei den folgenden Pressvorgängen in die Blechwölbung legen. Ist der gewünscht Wölbungsgrad erreicht kann das Stück weiterverarbeitet werden.

Zusammenlöten zweier Halbschalen. Ein großer Vorteil des Pressformings besteht darin, dass gewölbte Teile (Schalen, Kugeln oder besonders auch alle irregulären Formen) leicht und schnell herzustellen und weiterzuverarbeiten sind. Durch einfaches Herumdrehen der Matrize lassen sich zwei absolut gegengleiche Teile herstellen, die sich sehr einfach zusammenlöten lassen. Um eine gute Lötbasis zu bekommen, legt man das gepresste Objekt nochmals in die Matrize. An Stelle des Gummis wird aber jetzt eine Metallplatte auf den überstehenden Metallrand gelegt. Das Sandwich dann gut zusammenpressen. Darauf achten, daß die Hohlform ausreichend Platz hat und nicht wieder flach gedrückt wird!! Durch das Pressen wird der überstehende Metallrahmen absolut plan. Mit einem Permanentschreiber die Umrisslinien des Hohlkörpers nachziehen. Man erhält einen ca. 1 mm breiten Rand rund um die Hohlform. Mit der Goldschmiedesäge wird am äußeren Rand entlang gesägt, so dass ein etwa 1 mm breiter Rahmen stehen bleibt. (siehe rechtes Bild) Das zweite Teil genau so vorbereiten. Zum Löten den Rand eines Formteils mit Lötpaillen betragen und die Lötpaillen anschmelzen. Lötpaillen zum Frischen leicht anschleifen und danach beide Hohlkörper deckungsgleich mit Bindedraht zusammenbinden. Damit der Hohlkörper nach dem Zusammenlöten nicht kollabiert, ein kleines Loch in einen der Hohlkörper bohren. Danach erneut erhitzen, bis eine saubere geschlossene Lotnaht entsteht. Den Überstand abfeilen. Sie haben ein geschlossenes dreidimensionales Objekt, das jetzt emailliert werden kann. Darüber, ob es notwendig ist, stark gewölbte Formen auch von innen zu emaillieren, gehen die Meinungen der Experten auseinander. Ich emailliere grundsätzlich alle Werkstücke beidseitig und zwar nicht nur, um die Spannung Metall-Email zu minimieren, sondern auch, um dem Werkstück mehr Stabilität zu verleihen. Das ist insbesondere bei Schmuck aus Feinsilber m. E. sehr wichtig. Bei der Herstellung von zu emaillierenden Hohlkörpern emailliere ich die Innenseite vor dem Löten. Dabei ist darauf zu achten, daß die Lotsäume nach dem Emaillieren und vor dem Löten gut von Email befreit werden. Sollen zwei spiegelbildliche Werkstücke hergestellt werden, (Ohrringe, Manschettenknöpfe oder Teile für ein Collier) Matrize umdrehen und ein neues Blech wie beschrieben aufwölben. Dabei darauf achten, dass der Pressdruck des zweiten Stücks dem des ersten entspricht.   Wer häufiger das Pressformverfahren anwenden will, kann sich von einem guten Schlosser die links abgebildete Presse bauen lassen.  Sie besteht aus einem kräftigen Wagenheber und einem Metallrahmen. Auf den "Kopf" des Wagenhebers wird eine Platte montiert, die sich mit dem Wagenheber unter den oberen Rahmen drücken läßt. Der Abstand zwischen der "Kopfplatte" und dem oberen Rahmen sollte so bemessen sein, daß die zu pressenden Werkstücke + Schablonen + Gummis leicht darunter passen. Wichtig ist, das der Metallrahmen dem Druck des Wagenhebers stand hält. Der hier abgebildete Wagenheber bringt es immerhin auf 20 Tonnen Pressdruck. Das Bild der Presse ist dem Buch "The Art & Craft of Making Jewelry von Joann Gollberg, Lark Books, New York USA, entnommen. In dieser Beschreibung mag sich das Verfahren vielleicht etwas kompliziert anhören. In der Praxis ist es aber wirklich sehr einfach. Was mich an dem Verfahren begeistert ist, dass man auch unregelmäßige oder eckige Formen, die sich sonst nur schwer so herstellen lassen, dass die Ränder für ein späteres Zusammenlöten von 2 Halbschalen wirklich parallel und deckungsgleich sind, schnell und sicher herstellen lassen. Die Herstellung eines Kissens, eines doppelgewölbten Herzens oder Sterns, einer Kugel usw. ist mit diesem Verfahren auch dem metalltechnischen Laien möglich. Wer sich für dieses Verfahren, das noch viele weitere Möglichkeiten einschliesst, interessiert und wer über ausreichende Englischkenntnisse verfügt, dem sei das Buch von Susan Kingsley und der Bezug von "Glass on Metal" empfohlen. Bezug von Glass on Metal bei: The Enamelist Society, P. O. Box 310, Newport, KY 41072, Tel: 001-606-291-3800 E-Mail: Klinedl@email.uc.edu Wenn noch Fragen offen sind, schicken Sie mir einfach ein E-Mail: massow@emailkunst.de

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A Low-Cost Press Forming Technique