As unaccustomed as it sounds, this is the reality.

The idea is so simple that one must ask why do this now. What took so long?
Since the origin of the metal stamping industry, which initially served the fastener industry, there has always been a desire to produce formed threads in the press.

In past publications one finds evidence of failed attempts in the pursuit of thread forming. Failures were mainly attributed to the complexity of the tooling, the inability to accurately control the process and too many variables in the thread requirements. These issues contributed to this process not prevailing in the industry.



One long lasting process implementation is the use of segmented tooling to produce product such as Ball Studs. These and similar components require cross sectional reductions centrally located on the component.

The segments secure the component at the thin cross-section, this allows the remaining material to be compressed to a thicker cross-section or allow the material to flow in the developed recesses of the custom made segments.

In the forming of an outside thread, the concept is very similar to the process described above; the primary difference is that the segments are forming the thread. The blank which is being formed had recesses formed in a previous station to allow for the flow of excess material, this process step eliminates the possibility for material getting in between the segments and prohibiting proper closure of the segments. See view 1.
View 1: Bank configuration prior to thread forming.
 
he blank can be a round diameter with relief notches, providing for material flow.
The required blank configuration can also be formed from a round blank. The resulting blank shape with the relief notches shown above in view 1 are required to accommodate the material flow generated during the forming process.
I
The relief notches and blank configuration can take on many variations, the key is that there is adequate room for material to flow into the relief area and not restrict the closure of the segments.
It is strongly recommended that the blank configuration be developed utilizing simulation software, this will speed up development, minimize the gap, and maximize manufacturability.

Due to the presence of the relief notches, weakening of the component tensile strength is estimated to be negligible, approximately 1% to 2%.

It is also conceivable to deviate from the standard round feature of the thread on a component; the thread or feature can be conical or have any other custom shape. The shape can also vary along the length of the feature.
This concept brings many more options to the manufacturing process than the current rolling or machining process offers.
 
 
Bild 2: Gewindeausformung an einer Backenschließstelle
 
Es ist damit auch sofort ableitbar, dass das Gewinde eine vom Kreis abweichende Formen haben kann, es kann konisch sein oder mit anderen Formen kombiniert werden.
 
Das Verfahren bringt somit gegenüber den heute eingesetzten Walzen, Rollen oder Schneiden völlig neue Möglichkeiten der Gestaltung. In Bild 3 sind einige Ideen zur Gestaltung zusammengestellt.
 
 
Bild 3: Varianten gepressten Gewinden
 
Gewindegänge können ähnlich einer Zahnscheibe ausgebildet sein, um selbsthemmend zu wirken, sie können geschwungen wie eine Feder ausgebildet sein, um Spielfreiheit herzustellen, sie können ihre Form ändern und damit auch von spitz zu rund übergehen, um ein schräges Einschrauben zu ermöglichen. Das Gewinde muss nicht zylindrisch sein, der Querschnitt kann polygon sein, wie es für selbstschneidente Gewinde erforderlich ist und vieles mehr.
 
Ein sehr großer Unterschied gegenüber dem Walzen ist  die Ausbildung der Gewindespitze. Bild 4. Die Gewindespitzen sind immer verrundet und bilden keine Schließfalte. Damit ist auch an unausgewalzen Profilen keine Verletzungsgefahr vorhanden, die Gewinde sind sehr viel weniger schlagempfindlich und sind an den Spitzen somit auch besser für Beschichtungen geeignet. 
 
 
Bild 4: Gegenüberstellung gepresster mit Gewalzten Gewinden
 
 
Es sind auch Kombinationen von mehreren Gewinden öder Gewinden mit Rändel oder Verzahnungen möglich. Bei Rändel oder Verzahnungen werden beim Einsatz von zum Beispiel 3 Backen 3 Zähne oder Zahnspitzen frei ausgebildet. Bild 5
 
 
Bild 5: Gepresste Rändel
 
Neben dem Pressen von Außengewinden auf massive Bauteile, kann mit einem ähnlichen Verfahren auch Gewinde auf hohle Bauteile gepresst werden.
 
Bei diesem Verfahren wird mit einem Dorn das Material von innen in die geschlossenen Backen gepresst.
 
Bild 6
 
 
 
Bild 6: Gewindepressen auf hohle Bauteile
 
Anders als beim Pressen auf massive Bauteile ist keine wie im Bild 1 erforderliche Vorform notwendig. Aus unterschiedlichen Gründen sind aber auch Kombinationen in der Vorform hilfreich.
 
 
Bild 7 Rohlingsvarianten zum pressen von hohlen Bauteilen
 
Da die Herstellung von  Gewinden an hohlen Bauteilen eine besondere Herausforderung darstellt, ist bei diesen Anwendungen mit einer außerordentlichen Kostensenkung zu rechnen.
 
Viele hohle Bauteile werden heute auf Grund des Gewindes noch spanend hergestellt.
 
Durch die Möglichkeit das Gewinde pressen zu können, bietet sich nicht nur ein kostengünstigerer Arbeitsgang an, sondern es wird jetzt das gesamte Bauteil “pressbar”, was zu einem bedeutend geringerem Materialverbrauch bei wesentlich höherer Ausbringung führt.
 
Da sich die Verfahren insbesondere gegenüber dem Walzen grundlegend unterscheiden, sind natürlich auch die bekannten Einschränkungen nicht in der Weise oder überhaut nicht relevant.
 
Durch die Möglichkeit  die Bauteile in der Längung zu begrenzen, wird ein 3-axiger Spannungszustand erzeugt, was die Umformung von schwer umformbaren Materialien ermöglicht.
 
Es ist auch nicht erforderlich, dass das Material über den gesamten Umfang geschlossen ist. Im Bild 8 sind zwei Varianten ein und derselben Anwendung gezeigt.
 
 
Bild 8: Beispiele von hohlen Bauteilen
 
Im Bild 9 ist eine Auswahl von Querschnitten abgebildet. Dabei sind teilweise die beiden Grundprinzipien miteinander kombiniert.
 
 
Bild 9: Bauteilquerschnitte
 
Im Bild 10 ist das Funktionsprinzip einer Gewindepressstufe für ein massives Bauteil dargestellt.
 
Als Besonderheit wird eine Hülse verwendet, die die Gewindebacken trägt. Zum Schließen der Backen wird die Hülse mit den Backen entlang einer äußeren Führung bewegt. Da sich die Hülse, die das Bauteil trägt, mit bewegt wird, wird ein Festanschlag zur Begrenzung der Längung des Bauteils mit bewegt.
 
 
 
Bild 10: Stadien einer Gewindepressstufe
 
Die Anwendungen sind außerordentlich vielfältig. Folgend sind einige Fälle genannt, die die Anwendung des Verfahrens besonders empfiehlt.
 
1.  Auf der Presse ist eine Stufe frei, um das Gewinde zu pressen.
 
2.  Kopflastige Bauteile
 
3.  Es sind mehrere Profile (Gewinde/Rändel…) herzustellen.
 
4.  Das Gewinde/Profil muss unmittelbar hinter dem Bund/Kopf beginnen
 
5.  Das Bauteil ist dünnwandig, hohl.
 
6.  Der Gewindeanfang muss definiert starten.
 
7.  Dem Gewinde kann durch seine Gestalt Zusatzfunktionen übertragen werden
     konisch, polygon, spitz, Modifikation der Gewindegänge,…
 
8.  Es sind runde Gewindespitzen erforderlich, ohne Walzfalte
 
9.  Die axiale Aussparung wird zur Reinigung des Mutterngewindes genutzt
 
10. Die axiale Aussparung wird zur Ableitung von Luft, Öl oder anderen Medien
      genutzt