Maßgeschneiderte Metallstanzdienstleistungen: Leitfaden zum Blechstanzen

Maßgeschneiderte Metallstanzdienstleistungen kommen zum Einsatz, wenn ein Metallteil wiederholt aus Blech oder Coilmaterial mit kontrollierter Geometrie, stabiler Qualität und praktikablen Stückkosten bei entsprechenden Produktionsmengen hergestellt werden muss. Das Verfahren eignet sich besonders für Präzisionsmetallhalterungen, Klammern, Abdeckungen, Verkleidungen, elektrische Kontakte, Verstärkungen, gezogene Gehäuse und viele weitere geformte Bauteile, die in industriellen Baugruppen zum Einsatz kommen.

Das Stanzen ist nicht für jedes Metallbauteil die richtige Lösung. Der Werkzeugbau kann kostspielig sein. Manche Geometrien lassen sich nur schwer ohne Risse, Rückfederung, Grate oder Verformungen umformen. Enge Toleranzen erfordern unter Umständen spezielle Werkzeuge, Prüfverfahren und Prozesskontrollen. Die entscheidende Frage ist nicht nur, ob ein Teil gestanzt werden kann, sondern ob es sich in der erforderlichen Stückzahl, aus dem gewünschten Material, mit den geforderten Toleranzen und innerhalb der vorgegebenen Vorlaufzeit wiederholbar stanzen lässt.

In diesem Leitfaden werden maßgeschneiderte Lösungen für die Metallstanzung erläutert und erklärt, wie maßgeschneiderte Dienstleistungen im Bereich der Metallstanzung aus technischer und einkaufstechnischer Sicht bewertet werden.

Was die Dienstleistungen im Bereich der kundenspezifischen Metallstanzung umfassen

Um das Thema „Maßgefertigte Metallstanzteile“ vollständig zu verstehen, ist es unerlässlich, zunächst die grundlegende Definition, die damit verbundenen Arbeitsabläufe, die verfügbaren Leistungsumfänge und die aktuellen Markttrends zu betrachten.

Was sind maßgeschneiderte Metallstanzdienstleistungen?

Stanzdienstleistungen dienen der Herstellung von Metallteilen, indem Bleche, Bänder oder Coils mithilfe einer Stanzform und einer Presse in eine definierte Form gepresst werden. Der Begriff “maßgeschneidertes” Teil bedeutet, dass die Stanzform, der Prozessplan, die Prüfverfahren und manchmal auch die Materialhandhabung speziell auf die Geometrie des jeweiligen Teils und die Produktionsanforderungen zugeschnitten sind.

In der Praxis eignet sich das Stanzen in der Regel besser, wenn es sich um ein Blechteil handelt, die Nachfrage wiederholbar ist und die Konstruktion stabil genug ist, um den Einsatz spezieller Werkzeuge zu rechtfertigen. Laserschneiden in Kombination mit Abkantpressen ist oft die bessere Wahl bei geringeren Stückzahlen, häufigen Überarbeitungen oder Teilen, bei denen noch Konstruktionsänderungen erforderlich sind, bevor feste Werkzeuge angefertigt werden. Einkäufer sollten die Wahl des Verfahrens bei der Auswahl von Präzisionsblechpressteilen als eine Entscheidung hinsichtlich Geometrie, Stückzahl und Änderungskontrolle betrachten und nicht als automatische Bevorzugung des Stanzverfahrens.

Das Verfahren unterscheidet sich von der Blechbearbeitung dadurch, dass die Form durch einen kontrollierten Werkzeugsatz erzeugt wird. Sobald die Werkzeuge gefertigt und validiert sind, können mit kundenspezifischen Stanzteilen serienmäßig Teile mit hoher Konsistenz hergestellt werden. Aus diesem Grund wird das Stanzen häufig für Serienfertigungsprogramme und nicht für Einzelteile eingesetzt.

Maßgefertigte Stanzteile finden breite Anwendung in den Bereichen Automobilindustrie, Elektrofahrzeuge, Elektronik, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Haushaltsgeräte, Hydraulik, Kältetechnik, Landwirtschaft und Schwermaschinen. Branchenberichte prognostizieren ein anhaltendes Wachstum in Metallprägung Nachfrage: Der weltweite Markt wird für das Jahr 2025 auf 259,35 Mrd. USD geschätzt und soll einigen Berichten zufolge bis 2034 bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,26% ein Volumen von 377,45 Mrd. USD erreichen. Die Prognosen variieren je nach Betrachtungsweise, doch die Nachfragefaktoren sind einheitlich: Gewichtsreduzierung bei Fahrzeugen, das Wachstum im Bereich der Elektrofahrzeuge, Elektronik, medizinische Geräte und der Bedarf an Präzisionsformteilen.

Kernprozesse: Stanzen, Lochen, Umformen, Ziehen und Folgebearbeitung

Die meisten Dienstleistungen im Bereich des kundenspezifischen Metallstanzens umfassen mehrere Arbeitsschritte. Zu den wichtigsten Verfahren gehören:

Ein Stanzteilzulieferer kann auch die Anbringung von Beschlägen, Schweißkonstruktionen, leichte Bearbeitung, Entgraten, Beschichtung oder Montage übernehmen. Diese Arbeitsschritte sind wichtig, da viele Stanzteile nicht als flache Teile verwendet werden. Oft benötigen sie vor dem Einbau geschweißte Muttern, angebrachte Befestigungselemente, geformte Laschen, Korrosionsschutz oder saubere Oberflächen.

Full-Service-Stanzdienstleister im Vergleich zu Anbietern einzelner Verfahren

Ein Full-Service-Anbieter für Stanzteile mit hauseigenen Werkzeug- und Formenbaukapazitäten kann die Konstruktionsprüfung, den Werkzeugbau, das Stanzen, die Nachbearbeitung, die Prüfung und die Verpackung übernehmen. Ein Anbieter, der nur einen einzigen Prozess abdeckt, führt möglicherweise lediglich den Pressvorgang durch oder stellt ausschließlich Rohlinge her.

Die bessere Wahl hängt vom Risiko ab. Wenn ein Bauteil eine komplexe Geometrie, strenge Dokumentationsanforderungen, Korrosionsanforderungen oder Montageanforderungen aufweist, kann ein breiteres Leistungsspektrum Koordinationsfehler reduzieren. Ist das Bauteil hingegen einfach, kann ein Lieferant mit einem engeren Leistungsspektrum ausreichen.

Marktnachfrage und Trends zur individuellen Anpassung im Bereich Metallstanztechnik

Die Nachfrage nach kundenspezifischen Anpassungen steigt, da viele Käufer Standard-Stanzteile nicht ohne Modifikationen verwenden können. Bei Standardhalterungen, Klammern, Abdeckungen oder Kontakten sind häufig Änderungen hinsichtlich der Lochposition, des Materials, der Dicke, der Beschichtung oder der Biegegeometrie erforderlich. Diese Änderungen können sich auf Passgenauigkeit, Lastverlauf, Korrosionsverhalten und Montagezeit auswirken.

Branchenberichte weisen zudem auf einen steigenden Bedarf an Präzision und Flexibilität hin. Die Käufer wünschen sich eine höhere Konsistenz, bessere Qualitätsprüfungen und kürzere Entwicklungszyklen. Interne technische Überprüfungen, Simulationen und Rapid Prototyping können dazu beitragen, Probleme bei der Herstellbarkeit zu erkennen, bevor die Produktionswerkzeuge endgültig fertiggestellt werden.

Die Entscheidung ist klar: Maßanfertigungen können die Funktionalität verbessern, erhöhen jedoch auch das Risiko in Bezug auf Werkzeuge und Prozesse. Ein maßgeschneidertes Merkmal sollte einem tatsächlichen Konstruktionsbedarf entsprechen. Zusätzliche Biegungen, Prägungen, Bohrungen oder enge Toleranzen sollten im Hinblick auf das Materialverhalten und die Grenzen der Werkzeugfertigung geprüft werden.

Machbarkeit: Lässt sich das Teil stanzen?

Die Bewertung der Stanzbarkeit beginnt bei der Geometrie des Bauteils, da bestimmte strukturelle Merkmale offensichtliche Herausforderungen bei der Umformung mit sich bringen, die sich auf die Herstellbarkeit, die Werkzeugkosten und die Qualität des Endprodukts auswirken.

Welche Teilgeometrien lassen sich nur schwer stanzen?

Das Stanzen funktioniert am besten, wenn das Bauteil aus Blech mit praktischen Schneide-, Biege-, Tiefzieh- und Umformschritten hergestellt werden kann. Zu den schwierigen Merkmalen zählen sehr enge Innenecken, schmale Schlitze in der Nähe von Biegungen, kleine Laschen mit geringer Steifigkeit, tiefgezogene Abschnitte mit starker Materialfließbewegung sowie Merkmale, bei denen das Metall ungleichmäßig gedehnt werden muss.

Bestimmte Geometrien lassen sich nur schwer stanzen, wenn die Konstruktion das Material zu widersprüchlichen Bewegungen zwingt. So kann sich beispielsweise eine Bohrung in der Nähe einer Biegung während des Umformvorgangs verziehen. Ein Flansch mit ungleichmäßiger Länge kann sich verdrehen. Ein geprägter Bereich in der Nähe eines anderen umgeformten Merkmals kann seine Form verlieren, da das Metall bereits beansprucht wurde.

Zu den als risikoreich eingestuften geprägten Merkmalen gehören:

Wie sich die Materialdicke auf die Genauigkeit beim Metallstanzen auswirkt

Die Dicke von Metallwerkstoffen beeinflusst die Schnittkraft, die Umformkraft, die Rückfederung, die Gratbildung und den Werkzeugverschleiß. Dünnes Material lässt sich zwar leichter schneiden, kann jedoch beim Umformen Falten bilden, sich verziehen oder wellen. Dickes Material behält in manchen Fällen zwar besser seine Form, erfordert jedoch eine höhere Presskraft und kann den Verschleiß an Stempeln und Matrizen erhöhen.

Aus diesem Grund ist die Frage, wie sich die Materialstärke auf die Genauigkeit beim Metallstanzen auswirkt, ein Thema, das bereits in einer frühen Phase der Konstruktionsprüfung behandelt wird. Dieselbe Geometrie kann sich bei unterschiedlichen Materialstärken unterschiedlich verhalten. Lochgröße, Biegeradius, Flanschlänge und Prägungen sollten gemeinsam und nicht separat geprüft werden.

Auch Schwankungen in der Materialstärke des Zulaufmaterials können die Wiederholgenauigkeit beeinträchtigen. Beim Stanzverfahren mit Coil-Zuführung können bereits geringfügige Abweichungen in der Materialstärke oder -härte das Umformverhalten verändern. In Prüfplänen müssen häufig sowohl die Bauteilabmessungen als auch die Materialzertifizierung berücksichtigt werden.

Einschränkungen beim Tiefziehen von Strukturbauteilen

Beim Tiefziehen wird das Blech in einen Formhohlraum gezogen, um Tiefe zu erzeugen. Dieses Verfahren eignet sich für Becher, Schalen, Gehäuse und bestimmte Einhausungen. Die Einschränkung liegt im Materialfluss. Bei zu starkem Ziehen kann das Blech dünner werden, Falten bilden, reißen oder ungleichmäßige Wandstärken aufweisen.

Die Einschränkungen des Tiefziehverfahrens bei Strukturbauteilen kommen zum Tragen, wenn das Bauteil zudem eine Last aufnehmen muss. Eine gezogene Form kann zwar die äußeren Konturen erfüllen, dennoch an kritischen Stellen eine Materialverdünnung aufweisen. Ecken, Übergänge und die Ziehtiefe müssen im Hinblick auf die Duktilität des Materials und den Lastpfad überprüft werden.

Tiefgezogene Strukturteile erfordern unter Umständen größere Radien, Ziehwülste, Zwischenformungsschritte oder ein anderes Verfahren. In manchen Fällen kann eine aus Einzelteilen zusammengesetzte oder gestanzte und geschweißte Konstruktion praktischer sein als ein einziges tiefgezogenes Teil.

Entscheidungsfaktoren beim Vergleich zwischen Prototypen- und Serienpressen

Das Prototypen-Stanzen dient dazu, Geometrie, Materialverhalten und Passgenauigkeit vor der Fertigung der Serienwerkzeuge zu prüfen. Dabei können weiche Werkzeuge, vereinfachte Werkzeuge, lasergeschnittene Rohlinge oder einfache Umformwerkzeuge zum Einsatz kommen. Beim Serienstanzen werden gehärtete oder serienreife Werkzeuge verwendet, die für die Serienfertigung ausgelegt sind.

Zu den Entscheidungsfaktoren für die Wahl zwischen Prototypen- und Serienpressen gehören:

Die Ergebnisse von Prototypen sollten nicht als vollständige Garantie für das Verhalten im Serienbetrieb angesehen werden, wenn das Serienverfahren abweicht. Ein Prototyp, der aus lasergeschnittenen Rohlingen hergestellt und von Hand geformt wurde, weist möglicherweise nicht dieselben Probleme hinsichtlich Vorschub, Graten, Rückfederung oder Werkzeugverschleiß auf wie ein Folgeverbundwerkzeug.

So funktioniert das Stanzen von Metall nach Maß

Die kundenspezifische Metallstanzung folgt einem strukturierten Produktionsablauf, der die Konstruktionsprüfung, die Werkzeugentwicklung, den Pressbetrieb und die vollständige Teileprüfung umfasst.

Ablauf vom CAD-Check über den Werkzeugbau, die Pressenrüstung und das Stanzen bis hin zur Prüfung

Die kundenspezifische Metallstanzung beginnt mit den Teiledaten. Der Lieferant prüft CAD-Dateien, Zeichnungen, Materialspezifikationen, das erwartete Volumen, Toleranzen, Anforderungen an die Oberflächenbearbeitung sowie Montageanforderungen. Bei dieser Prüfung wird festgestellt, ob das Teil geformt werden kann, wo die Trennlinien oder Trägerbänder verlaufen könnten und wie kritische Maße kontrolliert werden.

Ein typischer Arbeitsablauf vom Entwurf bis zur Produktion sieht wie folgt aus:

CAD-Modell und Zeichnung ↓ DFM-Prüfung: Geometrie, Werkstoff, Toleranz, Volumen ↓ Prozessauswahl: Folgeverbundpressen, Transferpressen, Tiefziehen, Feinststanzen oder ein anderes Verfahren ↓ Werkzeugkonstruktion und -bau ↓ Probelauf und Maßprüfung ↓ Prozessanpassung und Freigabe ↓ Serienpressen ↓ Prüfung, Endbearbeitung, Montage, Verpackung

Anschließend wird das Werkzeug entsprechend dem Prozess konstruiert. Die Einrichtung der Presse umfasst den Einbau der Matrize, die Einstellung des Vorschubs, die Schmierung, die Einstellung der Schließhöhe sowie Probedurchläufe. Bei der Prüfung werden die wichtigsten Maße, die Lage der Bohrungen, die Gratrichtung, die geformten Winkel, die Oberflächenbeschaffenheit sowie kritische Merkmale der Werkstückbearbeitung oder -montage überprüft.

Das beste Metallstanzverfahren für die Großserienfertigung

Das Stanzverfahren mit Folgewerkzeugen ist oft das bevorzugte Verfahren für große Stückzahlen, wenn das Teil am Trägerstreifen verbleiben kann, die Beladung der Stationen überschaubar bleibt und die Streifenausnutzung die Wirtschaftlichkeit gewährleistet. Transferwerkzeuge sind oft die bessere Wahl, wenn das Teil größer oder tiefer ist oder zwischen den Arbeitsschritten eine Formgebung im freien Zustand sowie eine Neuausrichtung erforderlich ist. Die Prozessauswahl sollte sich eher nach der Festigkeit des Trägers, der Anzahl der Stationen, der Abfolge der Merkmale, der Teilegeometrie und den Anforderungen an Folgearbeiten richten als allein nach der Stückzahl.

Stufenwerkzeuge sind effizient, wenn das Teil während des Stanzens, Umformens und Abschneidens am Band verbleiben kann, ohne dass die Stabilität des Trägers oder die Teilungssteuerung beeinträchtigt werden. Transferwerkzeuge werden häufig gewählt, wenn die Geometrie im bandverbundenen Zustand nicht zuverlässig umgeformt werden kann, wie beispielsweise bei größeren Schalen, tieferen Formen oder Teilen, die sich zwischen den Stationen frei bewegen müssen. Feinstanzverfahren, Mikroprägung und andere Präzisionsverfahren können besser geeignet sein, wenn die Kantenqualität, die Bearbeitung sehr dünner Bleche oder die Kontrolle feiner Details die Hauptanforderung darstellen.

Das bedeutet jedoch nicht, dass das Progressive-Stanzverfahren immer die beste Wahl ist. Bei der Großserienfertigung kann – wenn das Bauteil groß, tief, komplex oder in Bandform schwer zu transportieren ist – das Transferpressen oder ein anderes Verfahren besser geeignet sein.

Progressiv-Stanzen vs. Transfer-Stanzen bei komplexen Bauteilen

Bei komplexen Bauteilen ist die Wahl zwischen Folgeverbundpressen und Transferpressen ein gängiges Verfahren. Beim Folgeverbundpressen bleibt das Bauteil während des Durchlaufs durch die einzelnen Stationen am Metallband befestigt. Beim Transferpressen wird der Rohling früher abgetrennt und mit mechanischen Transfervorrichtungen zwischen den Stationen transportiert.

Das Transfer-Stanzen eignet sich möglicherweise besser für komplexe Teile, wenn deren Geometrie nicht geformt werden kann, solange sie noch am Band befestigt sind. Es kann auch von Vorteil sein, wenn das Teil neu ausgerichtet oder aus mehreren Richtungen geformt werden muss. Der Nachteil ist eine höhere Komplexität des Prozesses.

Wie sich das Stanzen mit Coil-Zuführung auf die Gleichmäßigkeit der Teile auswirkt

Das Stanzen mit Coil-Zuführung kann die Gleichmäßigkeit der Teile verbessern, da das Material in einer kontrollierten Abfolge durch die Presse geführt wird. Die Zuführungsabstände, die Bandausrichtung, die Schmierung und der Zustand der Coils beeinflussen die Wiederholgenauigkeit.

Inwieweit sich das Stanzen aus Coil auf die Gleichmäßigkeit der Teile auswirkt, hängt sowohl vom Material als auch von der Anlagensteuerung ab. Stabile Coil-Eigenschaften tragen dazu bei, dass Rückfederung, Gratgröße und Umformverhalten gleichmäßiger bleiben. Eine schlechte Ebenheit des Coils, Dickenschwankungen oder Oberflächenfehler können zu Maßabweichungen oder optischen Mängeln führen.

Bei kritischen Bauteilen sollten Einkäufer sich vergewissern, wie das eingehende Material kontrolliert wird und wie Abweichungen bei den Coils während der Produktion erkannt werden.

Vorteile, Einschränkungen und Kompromisse bei den Prozessen

Wenn Sie die wesentlichen Stärken, die inhärenten Grenzen und die wichtigsten Kompromisse beim Metallstanzen kennen, können Sie das kosteneffizienteste Fertigungsverfahren für Ihr Projekt auswählen.

Wann das Stanzen für Metallteile besser ist als die Zerspanung

Das Stanzen ist bei Metallteilen oft besser geeignet als die zerspanende Bearbeitung, wenn die Konstruktion auf Blech basiert, die Stückzahl hoch genug ist, um den Einsatz von Werkzeugen zu rechtfertigen, und das Teil in wiederholten Presszyklen geschnitten und geformt werden kann. Bei der zerspanenden Bearbeitung wird Material von Stangen, Platten oder Rohlingen abgetragen. Beim Stanzen wird Blechmaterial geformt und geschnitten, wobei die Zykluszeit pro Teil oft kürzer ist, sobald die Werkzeuge fertig sind.

Ob das Stanzen kostengünstiger ist als die CNC-Bearbeitung, hängt von der Stückzahl, der Geometrie, der Materialausnutzung und den Werkzeugkosten ab. Die CNC-Bearbeitung kann bei geringen Stückzahlen, dicken, massiven Formen, engen 3D-Konturen oder Konstruktionen, die sich noch ändern, die bessere Wahl sein. Das Stanzen kann kostengünstiger sein, wenn dasselbe Blechteil in Serienfertigung benötigt wird und sich die Werkzeugkosten auf viele Einheiten verteilen lassen.

Wenn das Stanzen mit Folgewerkzeugen nicht rentabel ist

Wenn das Stanzen mit Folgeverbundwerkzeugen nicht rentabel ist, liegt die Ursache häufig in einem Missverhältnis zwischen den Investitionen in die Werkzeuge und dem Produktionsbedarf. Bei einem Bauteil mit geringer Nachfrage, instabiler Konstruktion oder häufigen Änderungen lässt sich der Einsatz eines komplexen Folgeverbundwerkzeugs möglicherweise nicht rechtfertigen.

Das Stanzverfahren mit Folgewerkzeugen ist möglicherweise ebenfalls ungeeignet, wenn beim Bauteil zu viel Material im Trägerstreifen verschwendet wird, es während der Umformung nicht gehalten werden kann oder Arbeitsschritte erforderlich sind, die sich nicht gut in eine Stationsabfolge einfügen lassen. In diesen Fällen bergen Laserschneiden, Abkantpressen, Einfachwerkzeuge, Transferwerkzeuge oder die zerspanende Bearbeitung möglicherweise geringere finanzielle und technische Risiken.

Kostenvergleich zwischen Kleinserien- und Großserien-Metallstanzung

Die Kosten sollten anhand des ausschlaggebenden Faktors bewertet werden: werkzeugintensiv, materialintensiv, nachbearbeitungsintensiv oder toleranzintensiv. Bei Kleinserien wird häufig auf werkzeugsparende Verfahren zurückgegriffen, da Konstruktionsänderungen und Rüstkosten schwerer zu verkraften sind, während bei Großserien spezielle Werkzeuge nur dann zum Einsatz kommen, wenn die Nachfrage und die Stabilität der Konstruktionen gewährleistet sind. Ein niedriger Stückpreis kann dennoch ein schlechtes Ergebnis sein, wenn Ausschuss, Entgraten, Beschichten, Schweißen oder die Komplexität der Prüfung die eigentliche Kostenlast ausmachen.

Die Mindestbestellmenge für das Metallstanzen ist branchenweit nicht einheitlich festgelegt. Sie hängt von der Art des Werkzeugs, der Teilegröße, dem Material, der Rüstzeit, den Prüfvorgaben sowie davon ab, ob vorhandene oder neue Werkzeuge benötigt werden.

Vorteile der individuellen Anpassung im Vergleich zu den Risiken übermäßig komplizierter Stanzdesigns

Durch eine individuelle Anpassung lassen sich die Passgenauigkeit verbessern, Montageschritte reduzieren und Funktionen in einem einzigen Bauteil vereinen. So kann beispielsweise eine aus hochwertigem Metall gestanzte Halterung Löcher, Laschen, Versteifungsrippen und Positionierungsmerkmale aufweisen. Dies kann den weiteren Arbeitsaufwand verringern.

Die Gefahr besteht in einer übermäßigen Komplexität. Jede zusätzliche Formgebung kann sich auf den Materialfluss, das Rückfedern, die Prüfung, den Werkzeugverschleiß und die Ausschussquote auswirken. Eine Formgebung, die im CAD einfach aussieht, erfordert möglicherweise mehr Stanzstationen, eine strengere Bandsteuerung oder eine sekundäre Umformung.

Entscheidend ist, nur die Merkmale zu entwerfen, die für die Funktion, die Montage, die Festigkeit oder die Prüfung erforderlich sind.

Häufige Fehler beim Stanzen und Qualitätsrisiken

Bei der Fertigung kundenspezifischer Blechpressteile können aufgrund von Konstruktionsentscheidungen, Materialverhalten und Prozessparametrierung verschiedene Fehler und Qualitätsrisiken auftreten.

Faktoren, die die Toleranz beim Präzisionsmetallstanzen beeinflussen

Zu den Faktoren, die die Toleranz bei Präzisionsmetallstanzarbeiten beeinflussen, gehören die Materialdicke, die Materialhärte, die Werkzeugkonstruktion, der Zustand der Presse, die Vorschubgenauigkeit, die Schmierung, das Werkzeugspiel und die Prüfmethode. Die Toleranz ist nicht nur ein Wert aus der Zeichnung. Sie ist das Ergebnis des gesamten Prozesses.

Kritische Maße sollten frühzeitig ermittelt werden. Die Lage der Bohrungen zueinander, der Biegewinkel, die Ebenheit, der Zustand der Kanten und die Position der Merkmale reagieren möglicherweise nicht auf dieselben Steuerungsmaßnahmen. Eine vor dem Umformen gestanzte Bohrung kann sich beim Biegen verschieben. Ein nach dem Umformen geprägtes Merkmal ist zwar möglicherweise stabiler, erfordert jedoch unter Umständen eine höhere Werkzeugkraft.

Häufige Fehler bei progressiven Stanzvorgängen

Zu den häufigsten Fehlern bei progressiven Stanzvorgängen zählen Grate, Einzugsfehler, das Mitreißen von Stanzabfällen, Verformungen der Teile, Risse in den Biegungen, Faltenbildung, ungleichmäßige Formen und Oberflächenmarkierungen. Viele dieser Fehler hängen mit der Stationszeitsteuerung und der Bandsteuerung zusammen.

Bei Folgeverbundwerkzeugen hängt der Ablauf davon ab, dass jede Station mit der vorherigen zusammenarbeitet. Wenn an einer früheren Station Grate, Verformungen oder Vorschubfehler entstehen, können diese an späteren Stationen noch verstärkt werden. Aus diesem Grund sollte die Prüfung nicht nur die fertigen Teile umfassen. Sie sollte auch Prozesskennzahlen wie den Vorschubverlauf, den Zustand des Stempels, die Entnahme der Stanzabfälle und die Schmierung überwachen.

Was verursacht Grate an gestanzten Edelstahlteilen?

Zu den Ursachen für Grate an Stanzteilen aus Edelstahl zählen häufig das Werkzeugspiel, der Verschleiß des Stempels, die Materialhärte, die Schneidgeometrie und die Ausrichtung der Presse. Edelstahl kann eine Herausforderung darstellen, da er eine hohe Kaltverfestigung aufweist und bei bestimmten Bearbeitungsvorgängen den Werkzeugverschleiß beschleunigen kann.

Die Richtung der Grate ist von Bedeutung. Ein Grat an einer Montagefläche kann die Passgenauigkeit beeinträchtigen. Ein Grat in der Nähe eines elektrischen oder medizinischen Bauteils kann zu Funktions- oder Handhabungsrisiken führen. Ist die Gratkontrolle von entscheidender Bedeutung, sollten in der Zeichnung die Anforderungen an die Kanten festgelegt werden, und der Prozessplan sollte je nach Bedarf Maßnahmen zur Entgratung, zum Feinschneiden, zur Werkzeugwartung oder zur Qualitätskontrolle enthalten.

Risiken durch Rückfederung, Verformung geprägter Merkmale und Werkzeugverschleiß

Ein Rückfederungseffekt tritt auf, wenn sich umgeformtes Metall nach dem Wegfall der Umformkraft teilweise wieder in seine ursprüngliche Form zurückbewegt. Das Risiko einer Rückfederung beim Blechstanzen steigt mit der Materialfestigkeit, der Biegegeometrie und der Form des Bauteils. Werkzeugkompensation, Umformsequenz und Materialkontrolle sind gängige Methoden, um diesem Effekt entgegenzuwirken.

Prägungen können gestanzte Bauteile verziehen, da durch das Prägen das Material an bestimmten Stellen gedehnt wird. Befindet sich der geprägte Bereich in der Nähe einer Biegung, einer Bohrung oder einer Kante, kann sich das umgebende Metall verschieben. Aus diesem Grund sollten Prägungen im Rahmen des gesamten Umformvorgangs geprüft werden und nicht als isolierte Formen betrachtet werden.

Die Auswirkungen des Verschleißes von Werkzeugen und Formen auf die Qualität der Stanzteile nehmen im Laufe der Produktion zu. Verschleiß kann zu vermehrten Graten führen, die Kantenqualität beeinträchtigen, Maßabweichungen verursachen und Oberflächenfehler hervorrufen. Ein guter Kontrollplan legt Prüfpunkte und Wartungsauslöser fest.

Kosten-, Toleranz- und Vorlaufzeit-Faktoren

Kosten, Toleranzen und Lieferzeiten sind zentrale Faktoren, die sich unmittelbar auf die Projektplanung und die Lieferantenauswahl im Bereich der kundenspezifischen Metallstanzteile auswirken.

Kostenfaktoren für Werkzeuge bei kundenspezifischen Metallstanzdienstleistungen

Zu den Kostenfaktoren bei der Werkzeugherstellung im Rahmen von kundenspezifischen Metallstanzdienstleistungen zählen die Komplexität der Teile, die Anzahl der Stationen, die Materialart, das erwartete Produktionsvolumen, die Toleranzanforderungen, die Werkzeuggröße, der Wartungsaufwand sowie die Frage, ob Nachbearbeitungsschritte enthalten sind.

Ein einfaches Stanzwerkzeug unterscheidet sich erheblich von einem Folgeverbundwerkzeug mit Loch-, Umform-, Präge-, Abschnitt- und Einlegevorgängen. Enge Toleranzen können zudem die Komplexität bei der Werkzeugherstellung und -prüfung erhöhen, da das Werkzeug geringere Prozessschwankungen ausgleichen muss.

Die Wahl der Werkzeuge sollte dem Programmrisiko entsprechen. Bei einem noch nicht ausgereiften Design sind Prototypenwerkzeuge oder Methoden mit geringerem Engagement möglicherweise die sicherere Wahl. Bei einem ausgereiften Teil, das in großen Stückzahlen gefertigt wird, können Serienwerkzeuge die Stückkosten senken und Prozessschwankungen verringern.

Faktoren, die die Lieferzeit von kundenspezifischen Stanzteilen beeinflussen

Zu den Faktoren, die die Vorlaufzeit bei kundenspezifischen Stanzteilen beeinflussen, gehören die CAD-Prüfung, Rückmeldungen zur Fertigungsfähigkeit (DFM), die Materialbeschaffung, die Werkzeugkonstruktion, der Werkzeugbau, Testläufe, die Prüfung, Konstruktionsänderungen, die Endbearbeitung, das Schweißen und die Montage. Die Vorlaufzeit wird zudem durch Dokumentationsanforderungen und Genehmigungsverfahren beeinflusst.

Eine Konstruktionsänderung nach Beginn der Werkzeugfertigung kann zu Verzögerungen führen, da möglicherweise der Werkzeugstahl, die Anordnung der Stationen und die Umformsequenz angepasst werden müssen. Auch die Materialverfügbarkeit kann den Zeitplan beeinflussen, insbesondere wenn eine bestimmte Legierung, Dicke, Oberflächenbeschaffenheit oder Zertifizierung erforderlich ist.

Käufer können Unsicherheiten verringern, indem sie von Anfang an vollständige Teiledaten übermitteln.

Herausforderungen bei der Herstellung von Metallhalterungen mit engen Toleranzen

Die Herausforderungen bei der Herstellung von Metallhalterungen mit engen Toleranzen ergeben sich aus dem Zusammenspiel von Schneiden, Biegen und Rückfederung. Eine Halterung mag auf den ersten Blick einfach erscheinen, doch die Position der Bohrungen, der Biegewinkel, die Flanschlänge und die Ebenheit wirken hier aufeinander ein.

Werden die Löcher vor dem Biegen gestanzt, hängt ihre endgültige Position von der Biegegenauigkeit ab. Werden die Löcher erst nach der Umformung gestanzt, kann die Werkzeugkonstruktion komplexer ausfallen. Ist die Halterung dickwandig oder hochfest, lässt sich die Rückfederung möglicherweise schwerer kontrollieren. Weist die Halterung Beschichtungen oder angeschweißte Bauteile auf, muss bei der Prüfung der endgültige Zustand überprüft werden, nicht nur das gestanzte Rohteil.

Wie sich Prüfung, Endbearbeitung, Schweißen und Montage auf die Produktionsplanung auswirken

Prüfung, Endbearbeitung, Schweißen und Montage können den tatsächlichen Produktionszeitplan ebenso stark beeinflussen wie das Stanzen. Ein Stanzteil muss möglicherweise beschichtet, lackiert, passiviert, gewaschen, mit Befestigungselementen versehen, geschweißt oder verpackt werden. Jeder dieser Schritte kann zusätzliche Handhabungsschritte und Qualitätsprüfungen mit sich bringen.

Beispielsweise kann eine Halterung vor dem Schweißen die gestanzten Maße erfüllen, sich dann aber während der Wärmeeinbringung beim Schweißen verziehen. Ein fertiges Bauteil kann zwar die geometrischen Anforderungen erfüllen, aber die Anforderungen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit oder Oberflächenbeschaffenheit nicht erfüllen, wenn das Material und der Veredelungsplan nicht aufeinander abgestimmt sind.

Zu den für die Kosten- und Durchlaufzeitbewertung erforderlichen Eingaben gehören:

• CAD-Modell und maßstabsgetreue Zeichnung
• Werkstoffsorte, Dicke, Härtegrad und Oberflächenbeschaffenheit
• Jahres- und Ausgabemengen
• Vorgeschriebene Toleranzen und kritische Maße
• Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und Gratfreiheit
• Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit
• Nachbearbeitungsvorgänge wie Schweißen, Montage, Zerspanung oder Endbearbeitung
• Anforderungen an die Inspektionsdokumentation und Rückverfolgbarkeit
• Anforderungen an Verpackung und Handhabung
• Prototyp oder Serienausführung

Anwendungen und Anwendungsfälle nach Branche

Maßgeschneiderte Metallstanzteile kommen in einer Vielzahl von Industriezweigen zum Einsatz, die jeweils ganz eigene Anforderungen an Leistung, Präzision, Haltbarkeit und Kosten stellen.

Anwendungen in der Automobil- und Elektrofahrzeugindustrie: Gewichtsreduzierung, Verstärkungen, Halterungen und Verkleidungen

In der Automobil- und Elektrofahrzeugindustrie kommen Stanzteile für Halterungen, Verkleidungen, Verstärkungen, Querträger, Wärmetauscher und tragende Bauteile zum Einsatz. Die Gewichtsreduzierung ist dabei ein wesentlicher Faktor. Aluminiumstanzteile und Warmstanzteile aus hochfestem Stahl kommen dort zum Einsatz, wo Gewicht, Festigkeit und Sicherheitsanforderungen in Einklang gebracht werden müssen.

Das Heißprägen eignet sich für langlebige, leichte Strukturteile, erfordert jedoch eine genaue Kontrolle von Material und Prozess. Das Wachstum im Bereich der Elektrofahrzeuge steigert zudem die Nachfrage nach batteriebezogenen Halterungen, Gehäusen, thermischen Komponenten und elektrischen Bauteilen.

Anwendungen in der Medizintechnik und Elektronik, die präzisionsgestanzte Bauteile erfordern

In der Medizintechnik und Elektronik werden häufig kleine, präzise und wiederholgenaue Stanzteile benötigt. Beispiele hierfür sind Kontakte, Abschirmungen, Klammern, Federn, Gehäuse und Bauteile, die saubere Kanten und stabile Abmessungen erfordern.

Bei medizinischen und elektronischen Anwendungen können Materialauswahl, Oberflächenqualität, Gratkontrolle und Rückverfolgbarkeit ebenso wichtig sein wie die Grundabmessungen. Präzisionsstanzteile erfordern unter Umständen strengere Prüfungen und eine sauberere Handhabung als allgemeine industrielle Halterungen.

Teile für die Luft- und Raumfahrt, Haushaltsgeräte, Hydraulik, Kältetechnik, Landwirtschaft und Schwermaschinen

Bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt stehen häufig Gewicht, Rückverfolgbarkeit, Materialkontrolle und passgenaue Passformen im Vordergrund. Bei Bauteilen für Haushaltsgeräte und Kühlanlagen liegen die Schwerpunkte möglicherweise auf Wiederholgenauigkeit, Oberflächengüte, Korrosionsbeständigkeit und Kostenkontrolle. Bauteile für die Hydraulik, die Landwirtschaft und den Schwermaschinenbau erfordern unter Umständen Festigkeit, Schweißbarkeit, Beschichtungsverträglichkeit und Langlebigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen.

Ein Full-Service-Stanzverfahren kann in diesen Branchen von Nutzen sein, wenn Bauteile Schweißkonstruktionen, Baugruppen, die Befestigung von Beschlägen, spezielle Verpackungen, mechanische Bearbeitung oder Reinigung erfordern. Der Mehrwert liegt nicht nur in der Stanzgeschwindigkeit, sondern auch in der Reduzierung der Übergänge zwischen dem Stanzvorgang und den nachfolgenden Arbeitsschritten.

So wählen Sie Materialien für die Metallstanzung unter Berücksichtigung der Korrosionsbeständigkeit aus

Die Materialauswahl sollte sich nach Formbarkeit, Festigkeit, Härte, Leitfähigkeit, Korrosionsbelastung, Beschichtungsverträglichkeit und dem zu erwartenden Werkzeugverschleiß richten, gemäß ASTM International Technische Daten, nicht nur die Korrosionsbeständigkeit. Die Härtung, die Kornrichtung und die Oberflächenbeschaffenheit können das Rückfedern, das Rissrisiko, die Neigung zum Festfressen und den erreichbaren Biegewinkel beeinflussen. Ein Werkstoff, der im Einsatz gute Leistungen erbringt, kann dennoch eine schlechte Wahl für das Stanzen sein, wenn er zu instabiler Umformung oder übermäßigem Verschleiß führt.

Kohlenstoffstahl wird häufig eingesetzt, wenn Festigkeit und Kosten eine wichtige Rolle spielen, oft in Verbindung mit Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen zum Korrosionsschutz. Die Wahl des Werkstoffs sollte unter Berücksichtigung der Umformung, der Oberflächenbehandlung und der Einsatzumgebung getroffen werden.

So bewerten Sie einen Partner für die Metallstanzung

Bei der Auswahl eines zuverlässigen Partners für die Metallstanzung müssen Einkäufer mehrere zentrale Aspekte berücksichtigen, anstatt sich ausschließlich auf den Preis und die Produktionskapazität zu konzentrieren.

Wie wählt man einen Anbieter für kundenspezifische Metallstanzteile aus?

Die Auswahl eines Anbieters für maßgeschneiderte Metallstanzdienstleistungen beginnt mit der Eignung des Verfahrens. Der Anbieter sollte darlegen können, ob sich das Bauteil für das Stanzen eignet, welches Verfahren in Frage kommt, welche Risiken bestehen und welche Informationen noch fehlen.

Eine fundierte Bewertung geht über die Presskapazität hinaus. Einkäufer sollten den technischen Support, die Werkzeugkapazitäten, die umfassenden Möglichkeiten im Bereich der Metallumformung, die Erfahrung mit verschiedenen Werkstoffen, die Prüfsysteme, die Folgebearbeitung, die Dokumentation sowie die Kapazität prüfen. Ein Lieferant, der die Herstellbarkeit nicht beurteilen kann, ist zwar in der Lage, einfache Teile zu fertigen, doch komplexe Stanzkonstruktionen erfordern frühzeitige technische Beratung.

Einkäufer sollten zudem die geografische Herkunft der Beschaffung bewerten, einschließlich Logistikrisiken, Zollbelastungen, Kommunikationsgeschwindigkeit, Zeitrahmen für Korrekturmaßnahmen, Bedingungen zum Eigentum an Werkzeugen und die Disziplin bei der Revisionskontrolle. Ein niedrigerer Stückpreis kann durch längere Rückmeldungszyklen, Lieferunterbrechungen oder eine langsamere Eindämmung bei Qualitätsproblemen ausgeglichen werden. Eine kompetente Antwort des Lieferanten sollte den vorgeschlagenen Prozess, die wesentlichen Risiken, die Annahmen bezüglich der Werkzeuge, den Prüfansatz und offene Fragen darlegen, anstatt lediglich einen Preis zu nennen.

Technische Unterstützung, DFM-Prüfung, Simulation und Rapid-Prototyping-Fähigkeiten

Technische Unterstützung ist wichtig, da viele Probleme beim Stanzen bereits in der Konstruktionsphase festgelegt werden. Bei einer DFM-Prüfung können Lochpositionen in der Nähe von Biegungen, enge Radien, risikoreiche Ziehtiefen, gratempfindliche Kanten und Merkmale, die zu Verformungen neigen, identifiziert werden.

Mithilfe von Simulationen lassen sich Materialfluss, Materialabtrag, Faltenbildung und Rückfederung bereits vor der endgültigen Fertigstellung der Werkzeuge vorhersagen. Durch Rapid Prototyping lassen sich Passform und Funktion vor Beginn der Serienfertigung überprüfen. Dies ist besonders wichtig, wenn es sich um ein neues Design handelt, das Material unbekannt ist oder bei dem Bauteil Risiken bei der Umformung bestehen.

Qualitätskontrolle: Prüftechnik, Dokumentation und Rückverfolgbarkeit

Die Qualitätskontrolle sollte dem Risiko der jeweiligen Teile entsprechen. Bei einfachen Stanzteilen reichen möglicherweise Maßprüfungen und Sichtprüfungen aus. Bei kritischen Teilen sind unter Umständen eine detailliertere Dokumentation, Rückverfolgbarkeit, Materialzertifizierung, Erstmusterprüfung, Produktionskontrollen und Aufzeichnungen erforderlich.

Bei der Lieferantenqualifizierung sollten Einkäufer prüfen, welche Qualitätsmanagementsysteme und kundenspezifischen Anforderungen der Lieferant erfüllen kann, wie beispielsweise ISO 9001, IATF 16949, AS9100, ISO 13485, Erstmusterprüfung, PPAP, Kontrollpläne, SPC, MSA und, falls erforderlich, Eignungsstudien. Die entscheidende Frage ist nicht, ob ein Lieferant Teile prüft, sondern ob das Qualitätsmanagementsystem dem Teilrisiko, den Dokumentationsanforderungen der Branche und den Erwartungen an die Änderungskontrolle entspricht.

Zu den Prüfverfahren zählen unter anderem Messgeräte, optische Prüfungen, Koordinatenmessungen, Oberflächenprüfungen und Prozessüberwachung. Die Wahl des Verfahrens sollte sich nach den kritischen Merkmalen richten. So kann beispielsweise bei einem flachen Rohling eine Kanten- und Lochprüfung erforderlich sein, während bei einer geformten Halterung eine Prüfung von Winkel, Position und der Befestigung erforderlich sein kann.

Checkliste zur Lieferantenbewertung: Prozessanpassung, Zusatzleistungen, Materialien, Kapazität und Risikokontrollen

Eine praxisorientierte Überprüfung von Angebotsanfragen und Lieferantenqualifizierungen sollte Folgendes umfassen:

• Teilzeichnung und CAD-Kompatibilität
• Erfahrung mit dem erforderlichen Material und der erforderlichen Dicke
• Empfohlenes Stanzverfahren und Begründung
• Werkzeugkonzept und Wartungsplan
• Fähigkeit, die Anforderungen in der Prototypen- und Serienfertigung zu erfüllen
• Nachbearbeitungsvorgänge wie Endbearbeitung, Schweißen, Montage, Waschen oder Zerspanung
• Prüfgeräte und Dokumentationsmöglichkeiten
• Kontrollen zur Rückverfolgbarkeit und Materialzertifizierung
• Kapazität für erwartete Mengen
• Berücksichtigen Sie Grate, Rückfederung, Werkzeugverschleiß und kritische Maße
• Änderungskontrollprozess für Zeichnungsrevisionen
• Verpackungs- und Versandvorschriften für beschädigungsanfällige Teile

Der am besten geeignete Anbieter ist nicht immer der größte oder der mit dem niedrigsten Angebot. Es ist der Anbieter, dessen Prozesse, Werkzeuge, Qualitätskontrollen und umfassende Stanzkapazitäten dem mit dem Bauteil verbundenen Risiko entsprechen.

Schlussfolgerung

Maßgeschneiderte Metallstanzdienstleistungen eignen sich besonders gut, wenn ein Blechteil in Serienfertigung hergestellt werden soll, eine kontrollierte Geometrie erfordert und bei großen Stückzahlen kostengünstig sein muss. Das Stanzen wird oft der zerspanenden Bearbeitung vorgezogen, wenn das Teil aus Blech ausgestanzt, gestanzt, geformt oder gezogen werden kann und sich die Werkzeugkosten auf die Produktionsmenge verteilen lassen.

Beim Stanzen ist Vorsicht geboten, wenn das Bauteil starke Verformungen, enge Halterungen, tiefgezogene Strukturmerkmale, gratempfindliche Kanten oder eine komplexe Prägegeometrie aufweist. In diesen Fällen sind eine Überprüfung der Herstellbarkeit, die Erstellung von Prototypen, die Materialauswahl und die Planung der Qualitätskontrolle erforderlich, bevor die Produktionswerkzeuge in Auftrag gegeben werden.

Die Entscheidungslogik ist einfach: Es muss sichergestellt werden, dass das Bauteil formbar ist, dass der Prozess für die Stückzahl geeignet ist, dass das Material die Geometrie zulässt und dass der Lieferant die wichtigsten Qualitätsrisiken kontrollieren kann.

FAQs

Referenzen

https://www.iso.org/home.html

https://store.astm.org/products-services/standards-and-publications.html