Progressivwerkzeug vs. Transferwerkzeug für Automobilteile

Einführung

Die Wahl zwischen Folgeverbund- und Transferpressen ist eine Entscheidung hinsichtlich der Herstellbarkeit und nicht nur eine Frage der Werkzeugpräferenz. Entscheiden Sie sich für das Folgeverbundpressen, wenn das Bauteil am Trägerstreifen verbleiben kann, die Geometrie kein erneutes Greifen oder Drehen erfordert und das Jahresvolumen hoch genug ist, um ein stärker integriertes Werkzeug zu rechtfertigen. Entscheiden Sie sich für das Transferpressen, wenn das Bauteil frühzeitig abgetrennt werden muss, ein freier Zugang zwischen den Stationen erforderlich ist oder eine tiefere Umformung, größere Bauteilabmessungen oder eine unabhängige Stationssteuerung benötigt werden. Wenn beide Verfahren technisch machbar sind, vergleichen Sie vor der Freigabe Ausschuss, die Verfügbarkeit der Pressplattform, Nachbearbeitungsschritte und die Amortisation der Werkzeuge. Bei geringen Stückzahlen oder häufigen Teilewechseln kann ein Linien- oder Einvorgangswerkzeug die bessere Wahl sein.

Die zentrale Frage ist, ob das Teil als Teil eines Endlosbandes durch die Presse laufen soll oder als einzelnes Rohteil, das zwischen den Stationen weitergeleitet wird.

Einfach ausgedrückt handelt es sich beim Folgeverbundpressen um ein bandbasiertes Hochgeschwindigkeitspressverfahren. Das Transferpressen ist ein blankbasiertes Transferpressverfahren. Beide Verfahren ermöglichen die Herstellung von Automobilteilen im Serienmaßstab, lösen jedoch unterschiedliche Probleme.

Die richtige Wahl hängt von der Teilegröße, der Geometrie, dem Jahresvolumen, der Materialausnutzung, den Werkzeugkosten, dem Toleranzrisiko und der Programmflexibilität ab. Eine kleine Halterung mit Bohrungen und Flanschen eignet sich möglicherweise ideal für eine Folgeverbundform. Eine tiefgezogene Schale, ein Rahmen oder ein hohes 3D-Teil erfordern möglicherweise eine Transferform, da sie nicht ohne Kollision am Trägerstreifen befestigt bleiben können.

Entscheidend ist, das Bauteil zu bewerten, bevor das Werkzeug konstruiert wird. Sobald das Werkzeugkonzept feststeht, werden Änderungen teurer und schwieriger zu validieren. Metallstanzverfahren Verfahren wie das Progressiv- und Transferpressen finden in der Automobil- und Industriefertigung breite Anwendung. Einen umfassenderen Überblick über die Möglichkeiten des Stanzens und die Produktionsverfahren finden Sie unter „Metallstanzdienstleistungen“.

Progressivwerkzeug vs. Transferwerkzeug: Was es ist und warum es wichtig ist

Grundlegende Konzepte von Folgeverbundwerkzeugen und Transferwerkzeugen

Das Folgeverbundpressen und das Transferpressen sind beides Verfahren zur Metallumformung in Großserien, die in der Automobilfertigung zum Einsatz kommen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, wie sich das Bauteil durch die Pressenstationen bewegt.

Beim Folgeverbundpressen bleibt das Bauteil an einem Endlosband befestigt und durchläuft mehrere Stationen in einer festgelegten Reihenfolge. Beim Transferpressen wird der Rohling frühzeitig abgetrennt und mithilfe einer Transferautomatisierung unabhängig zwischen den Stationen transportiert.

Progressive Systeme sind auf hohe Produktionsgeschwindigkeiten und Bandstabilität ausgelegt. Transfersysteme sind auf Formflexibilität, Teilegröße und freien Zugang zur Form optimiert.

Wesentliche Merkmale von Folgeverbundwerkzeugen

Das Stufenpressen eignet sich am besten für kleine bis mittelgroße Automobilteile, die in großen Stückzahlen hergestellt werden. Das Band steuert die Position der Teile während des gesamten Prozesses, was eine stabile Indexierung und kurze Taktzeiten gewährleistet.

Arbeitsschritte wie Stanzen, Biegen, Prägen und Abschneiden werden über mehrere Stationen hinweg in einem durchgehenden Durchlauf ausgeführt. Das Teil wird erst an der letzten Station vom Band getrennt.

Wichtige Merkmale von Transfer-Stempeln

Das Transfer-Stanzen ist für Teile vorgesehen, die während der Umformung nicht am Band verbleiben können. Nach dem ersten Stanzen wird das Teil mithilfe mechanischer Transfersysteme, Roboter oder Greifer eigenständig zwischen den Stationen transportiert.

Dies ermöglicht einen freien Zugang für Tiefziehen, mehrseitiges Umformen, Drehen und Neupositionieren. Es wird häufig für größere, dickere oder komplexere 3D-Bauteile in der Automobilindustrie eingesetzt.

Tabelle: Schnellvergleich zwischen Folgeverbundwerkzeugen und Transferwerkzeugen

Machbarkeit: Kann das Bauteil auf diese Weise hergestellt werden?

Stufenwerkzeug vs. Transferwerkzeug für komplexe Teilegeometrien

Das Folgeverbundpressen eignet sich gut für mittlere Komplexität. Stanzlöcher, geprägte Bereiche, Reliefstrukturen, Laschen, Versätze und Biegungen lassen sich in eine Folgeverbund-Streifenfolge integrieren, sofern das Bauteil im Träger stabil bleibt.

Eine Herausforderung entsteht, wenn die Komplexität des Bauteils den Bandlauf beeinträchtigt. Hohe Formen, tiefe Wände oder Elemente, die in den Vorschubweg hineinragen, können das Band, benachbarte Stationen oder den Stanzabstand behindern. Bei komplexen Bauteilgeometrien hängt die Entscheidung zwischen Folgeverbundwerkzeug und Transferwerkzeug oft davon ab, ob sich das Bauteil in einem geraden Band weiterbewegen kann, ohne zu kollidieren.

Das Transfer-Stanzen eignet sich besser für Tiefziehvorgänge, hohe Wände, Schalen, Rahmen und mehrseitige Umformungen. Da der Rohling frei liegt, ermöglicht das Verfahren einen besseren Zugang zum Stanzwerkzeug. Außerdem kann das Werkstück gedreht oder neu positioniert werden, wenn für den nächsten Arbeitsschritt eine andere Ausrichtung erforderlich ist.

Bevor Sie sich für ein Verfahren entscheiden, prüfen Sie die Zuführungsbeeinträchtigung, den Abstand zum Band, die Umformrichtung, die erforderlichen Drehbewegungen des Werkstücks sowie, ob der Träger das Werkstück während aller Arbeitsschritte stützen kann.

Wenn das Stanzverfahren mit Folgewerkzeugen nicht geeignet ist

Das Stanzverfahren mit Folgewerkzeugen ist nicht geeignet, wenn das Teil während des Umformvorgangs nicht an einem Trägerstreifen befestigt bleiben kann. Muss das Teil vor den nachfolgenden Arbeitsschritten vollständig frei sein, ist das Transferverfahren in der Regel die sicherere Lösung.

Es besteht zudem ein Risiko, wenn die Tiefziehhöhe den Bandvorschub beeinträchtigt. Ein Becher, eine Schale oder eine hohe Wand kann beim Vorschub des Bandes gegen das Stanzwerkzeug, das Band selbst oder eine benachbarte Station stoßen. Dies kann zu Vorschubfehlern, Beschädigungen oder einer instabilen Umformung führen.

Große Rohlinge können den Einsatz von Folgeverbundwerkzeugen zudem unwirtschaftlich machen, da das Steggerüst und der Trägerstreifen zu hohem Ausschuss führen können. Handelt es sich um teures Material wie Kupfer, Edelstahl oder eine Speziallegierung, können die Ausschusskosten ausschlaggebend für die Wahl des Verfahrens sein.

Progressive Werkzeuge sind weniger geeignet, wenn das Teil gewendet, gedreht, neu gegriffen oder von der Seite zugänglich gemacht werden muss oder wenn die Formgebung die Kontinuität des Trägerstreifens unterbricht. Die bandbasierte Indexierung schränkt die Ausrichtungsfreiheit, den Zugang zum Stanzwerkzeug sowie die Unterstützung für hohe oder stark dreidimensionale Merkmale ein, sodass es bereits vor dem endgültigen Abschnitt zu Kollisionen und Instabilitäten kommen kann. Bei der Auswahl eines Folgewerkzeugs sollten zudem die Lastverteilung, die Gratrichtung sowie die Frage geprüft werden, ob kritische Bezugspunkte über die gesamte Bandsequenz hinweg kontrolliert bleiben.

Einschränkungen beim Transfer-Stanzverfahren für dünne Werkstoffe

Dünne Rohlinge lassen sich unter Umständen nur schwer greifen und verformenfrei transportieren, da ihre Steifigkeit im Verhältnis zur Spannweite beim Aufnehmen und Bewegen gering ist. Greifkraft, Vakuumstrategie, Kantenabstützung, Beschleunigung, Schmierung und Anforderungen an den Oberflächenschutz beeinflussen allesamt die Stabilität des Transports. Ein Transport mag zwar dennoch machbar sein, doch sollte das Angebot das Handhabungskonzept sowie die zugrunde liegenden Belege – wie Simulationen, Testläufe oder Präzedenzfälle mit ähnlichen Bauteilen – enthalten.

Anforderungen an die Presskraft bei komplexen Stanzteilen

Die Anforderungen an die Presskraft für komplexe Stanzteile hängen von der Materialdicke, der Materialfestigkeit, der Teilefläche, der Ziehtiefe und dem Umformgrad ab. Gemäß den werkstofftechnischen Leitlinien von ASM International, Die Formkraft wird sowohl von den mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs als auch vom Verformungsverlauf während der Verformung stark beeinflusst.

Bei einem Folgeverbundwerkzeug kann die Presse von mehreren Stationen gleichzeitig belastet werden. Stanzen, Umformen, Prägen und Abschneiden können alle während desselben Hubs erfolgen, sodass sich die Gesamtkraft nicht allein auf einen einzelnen Arbeitsgang bezieht. Auch die Lastverteilung über das gesamte Werkzeug ist von Bedeutung, da eine ungleichmäßige Belastung die Standzeit des Werkzeugs und die Gleichmäßigkeit der Teile beeinträchtigen kann.

Bei einer Transferform wird die Tonnage pro Station und pro Abfolge berücksichtigt. Eine Tiefziehstation kann die Anforderungen an die Presse bestimmen, während Beschnitt- oder Stanzstationen unterschiedliche Belastungsprofile erzeugen können. Die Umformabfolge sollte die Belastungen innerhalb der Presskapazität halten und einen instabilen Materialfluss vermeiden.

Die Überprüfung der Tonnage sollte vor der Freigabe des Werkzeugentwurfs erfolgen, insbesondere bei dicken, hochfesten, großflächigen oder tiefgezogenen Automobilbauteilen.

So funktioniert jeder Prozess: Streifenlayout vs. Rohling-Transfer

Progressives Streifenlayout, Trägerkonstruktion, Rastermaß und Schnittgrenze

Beim Folgeprägen wird Coilmaterial in ein Mehrstationenwerkzeug zugeführt. Das Band wird um einen festen Schritt vorwärts bewegt, der dem Abstand zwischen zwei Stationen entspricht. Bei jedem Hub führt jede Station den ihr zugewiesenen Arbeitsgang an einer anderen Position des Werkstücks aus.

Der Trägerstreifen dient zur Positionierung des Bauteils. Je nach Bauteilform kann er als einseitiger Träger, doppelseitiger Träger oder in einer anderen Form als Streifenhalterung ausgeführt sein. Der Träger muss stabil genug sein, um das Bauteil zu ziehen und zu positionieren, ohne dass es reißt oder sich verformt.

An der letzten Station wird das fertige Teil vom Band getrennt. Der Verschnitt verbleibt im Skelett.

Ein progressives Bandlayout-Diagramm sollte die Zuführrichtung der Spule, den Abstand, die Führungsstifte, den Träger, den Teilefortschritt, die geformten Merkmale und den endgültigen Schnittpunkt zeigen. Diese grafische Darstellung ist nützlich, da viele Fragen zur Machbarkeit direkt im Bandlayout erkennbar sind.

Handhabung von Transferrohlingen, Stationsablaufplanung und Automatisierung

Das Transferprägen beginnt in der Regel mit einem Rohling. Der Rohling kann an der ersten Station hergestellt oder als vorgestanzter Rohling zugeführt werden. Anschließend durchläuft er Stationen wie Ziehen, Umformen, Besäumen, Stanzen, Nachprägen und Bördeln.

Das Transfersystem kann mit 2- oder 3-achsigen Bewegungen arbeiten. Ein 2-achsiges System kann das Werkstück anheben und nach vorne bewegen. Ein 3-achsiges System ermöglicht eine präzisere Positionierung. Roboter können ebenfalls eingesetzt werden, wenn flexiblere Bewegungen erforderlich sind.

Die Neupositionierung der Werkstücke ist einer der Hauptvorteile. Das Rohteil kann verschoben oder gedreht werden, sodass jede Station einen besseren Zugang hat. Ein Prozessdiagramm für das Transferpressverfahren sollte zeigen, wie das Rohteil die erste Station verlässt, zwischen den Matrizen bewegt und für jeden Arbeitsschritt positioniert wird.

Einrichtungszeitunterschiede zwischen Folge- und Transferwerkzeugen

Die Unterschiede bei der Rüstzeit zwischen Folge- und Transferwerkzeugen ergeben sich daraus, was ausgerichtet und zeitlich abgestimmt werden muss.

Die Einrichtung eines Folgeverbundwerkzeugs hängt vom Gesamtzeitablauf des Werkzeugs, dem Vorschubabstand, den Führungsstiften, dem Bandlauf, der Geradheit des Materials und dem Schnittzeitpunkt ab. Wenn das Band nicht korrekt zugeführt wird, kann dies Auswirkungen auf jede Station haben.

Die Einrichtung der Transferpresse hängt von der Ausrichtung der Stationen, dem Automatisierungszeitplan, der Greiferposition, der Hubhöhe und der Teileübergabe ab. Jede Station muss den Rohling an der richtigen Stelle und in der richtigen Ausrichtung entgegennehmen.

Für die Produktionsplanung können Folgeverbundwerkzeuge effizient sein, sobald sie eingefahren und stabil laufen; allerdings erfordert das integrierte Werkzeug unter Umständen eine sorgfältige Einrichtung. Bei Transferwerkzeugen ist möglicherweise mehr Zeit für die Abstimmung der Automatisierung und die Überprüfung der Übergaben zwischen den Stationen erforderlich.

Kann man mit einem progressiven Stanzwerk tiefziehen?

In einigen Folgeverbundwerkzeugen ist ein mäßiges Tiefziehen möglich. Das Teil muss dabei vom Band gestützt werden, und der Ziehvorgang darf das Werkzeug und den Zuführweg nicht behindern.

Die Einschränkungen betreffen die Bandzuführung, den Freiraum an den Stationen, die Trägerkonstruktion und die Ziehhöhe. Wenn das gezogene Formteil zu hoch oder instabil wird, kann das Band möglicherweise nicht mehr sicher transportiert werden. Außerdem kann sich der Träger beim Fließen des Materials verziehen.

Das Transfer-Stanzen wird im Allgemeinen für tiefe Schalen, Becher und hohe 3D-Formen bevorzugt, da sich der Rohling frei bewegen kann und die Stanzform einen besseren Zugang bietet.

Vorteile vs. Einschränkungen: Geschwindigkeit, Ausschuss, Flexibilität

Wie das Produktionsvolumen die Wahl der Form beeinflusst

Entscheiden Sie sich erst dann für ein bestimmtes Volumen, wenn die Geometrie und die Machbarkeit der Handhabung bestätigt sind. In vielen Programmen spricht ein geringes Jahresvolumen für eine Linienfertigung, einen Ein-Vorgang-Ablauf oder einfachere Transferverfahren; bei mittlerem Volumen kann je nach Ausschuss, Anzahl der Stationen und Umrüstungsrisiko jedes der beiden Verfahren gerechtfertigt sein; bei hohem Volumen ist die Folgeverbundpresse vorzuziehen, sofern die Bandstabilität und der Zugang zu den Stationen akzeptabel sind. Jede Faustregel bezüglich des Volumens hängt zudem vom Materialwert, dem Tiefziehgrad, den erforderlichen Nachbearbeitungsschritten und der verfügbaren Presskapazität ab.

Risiko von Ausschuss beim Stanzvorgang mit Folgeverbundwerkzeugen

Das Ausschussrisiko beim Stanzprägen mit Folgeverbundwerkzeugen ergibt sich aus dem Trägerstreifen und dem Streifenskelett. Material wird nicht nur für das Bauteil benötigt, sondern auch für den Transport, die Positionierung und die Zuführung des Streifens.

Bei kleinen Bauteilen mag dieser Verschnitt akzeptabel sein, da die hohe Produktionsgeschwindigkeit und die geringen Handhabungskosten den Materialverlust ausgleichen können. Bei großen Bauteilen kann das Restmaterial jedoch zu einem wesentlichen Kostenfaktor werden. Das Problem verschärft sich, wenn das Material teuer ist.

Transfer-Rohlinge ermöglichen unter Umständen eine bessere Verschachtelung bei größeren Teilen, da der Rohling näher an die gewünschte Form zugeschnitten werden kann. Der tatsächliche Unterschied beim Verschnitt hängt von der Rohlingform, der Coilbreite, dem Verschachtelungslayout und den Anforderungen an die Bandstabilität ab. Dies sollte durch eine Materialausnutzungsanalyse überprüft und nicht einfach angenommen werden.

Kostenabwägungen zwischen dem Stanzen mit Progressivwerkzeugen und dem Transferpressen

Vergleichen Sie die Gesamtkosten unter Berücksichtigung von Werkzeugkosten, Materialausnutzung, Taktzeit, Rüstzeit, Wartung, Automatisierung und etwaigen Folgevorgängen, die nicht im Werkzeug selbst durchgeführt werden. Eine einfache Break-even-Prüfung lautet: zusätzliche Werkzeugkosten geteilt durch die Einsparungen pro Teil ergibt das Break-even-Volumen. Stufenwerkzeuge sind oft mit höheren integrierten Werkzeugkosten verbunden, doch auch ein Transfersystem kann kapitalintensiv werden, wenn die Anzahl der Stationen, die Entwicklung der Handhabung und die Pressenautomatisierung komplex sind. Der Kostenvergleich sollte die Grundlage des Band- oder Rohteil-Layouts, die Annahme zum Ausschuss sowie die Unterscheidung zwischen im Werkzeug gefertigten Merkmalen und solchen, die in späteren Arbeitsschritten hergestellt werden, berücksichtigen.

Flexibilität: feste, schrittweise Abfolge vs. anpassbare Übertragungsabfolge

Bei einer Folgeform wird die Abfolge in einem integrierten Streifenlayout festgelegt. Sobald die Form fertiggestellt ist, können Änderungen am Rasterabstand, am Trägerdesign, an der Reihenfolge der Stationen oder an der Bauteilgeometrie schwierig sein.

Transferwerkzeuge lassen sich besser anpassen, da die Arbeitsschritte auf verschiedene Stationen verteilt sind. Das bedeutet zwar nicht, dass Änderungen einfach sind, aber es kann einfacher sein, eine einzelne Station zu modifizieren oder die Abfolge anzupassen, als ein langes Folgeverbundwerkzeug neu zu bauen.

Das Risiko von Konstruktionsänderungen kann bei Entwicklungsprogrammen, bei denen sich die Geometrie der Bauteile noch verändert, für den Transfer sprechen. Bei stabilen, ausgereiften Bauteilen mit hohen Stückzahlen ist das progressive Verfahren in der Regel vorzuziehen, sofern die Geometrie dies zulässt.

Häufige Probleme, Fehlermodi und Qualitätsrisiken

Ursachen für die Fehlausrichtung von Bauteilen beim Stanzpressen mit Transferwerkzeugen

Zu den Ursachen für eine Fehlausrichtung der Teile beim Transferpressen zählen die Position der Transferfinger, Abweichungen bei den Greifern, die Bewegung der Rohlinge sowie die zeitliche Abstimmung zwischen den einzelnen Stationen.

Der Rohling wird an jeder Station neu positioniert, sodass jede Aufnahme und Ablage zu Abweichungen führt. Wenn sich der Rohling während des Transports verschiebt, kann der nächste Umform- oder Stanzvorgang versetzt erfolgen.

Eine Fehlausrichtung kann auch durch Verformungen des Rohlings verursacht werden. Ein dünner oder biegsamer Rohling liegt nach der Handhabung möglicherweise nicht mehr flach auf. Dieses Risiko muss durch Werkstückhalterungen, Führungen, Sensoren und Greiferkontaktpunkte kontrolliert werden.

Häufige Fehlerarten beim Einsatz von Transfer-Dies

Zu den häufigen Fehlerarten beim Transfer-Die-Betrieb zählen Fehlentnahmen, heruntergefallene Rohlinge, Transfer-Abstürze, Faltenbildung, Ausdünnung und Fehler bei der Stationsübergabe.

Zu Fehlgreifern kommt es, wenn der Greifer das Rohteil nicht korrekt erfasst. Heruntergefallene Rohteile können das Werkstück oder die Matrize beschädigen. Bei falscher zeitlicher Abstimmung, Hubhöhe oder Werkstückposition kann es zu Transferunfällen kommen.

Das Tiefziehen birgt zusätzliche Umformrisiken. Das Material kann Falten bilden, wenn es zu frei fließt, oder dünn werden und reißen, wenn es zu stark gedehnt wird. Wartungsprotokolle und Produktionsdaten sind hilfreich, da sie aufzeigen, an welchen Stationen wiederholt Probleme auftreten.

Wartungsprobleme bei progressiven Stanzwerkzeugen

Zu den Wartungsproblemen bei progressiven Stanzwerkzeugen zählen Stempelverschleiß, Schleifintervalle, Verschleiß der Führungsstifte, Transporttiming, Fehler beim Bandvorschub sowie das komplexe Timing der Werkzeuge über viele Stationen hinweg.

Da viele Arbeitsschritte in einer Form stattfinden, kann bereits ein verschlissener Stempel oder eine falsch getaktete Station den gesamten Prozess beeinträchtigen. Gratbildung, Abweichungen bei der Lochposition oder ungleichmäßige Formteile können auf Werkzeugverschleiß oder Probleme beim Vorschub hindeuten.

Progressivwerkzeuge erfordern eine gezielte Wartung, da hohe Hubzahlen zu einem raschen Verschleiß führen können. Je mehr Stationen und Arbeitsschritte im Werkzeug hinzukommen, desto wichtiger werden vorbeugende Kontrollen.

Wie sich die Gratbildung auf die Leistungsfähigkeit von Stanzteilen auswirkt

Die Bildung von Graten kann die Montage, die elektrische Funktion, die Ermüdungslebensdauer und die Sicherheit bei der Handhabung beeinträchtigen. Ein Grat kann das Zusammenfügen von Teilen behindern oder verhindern, dass eine Halterung flach aufliegt. Bei elektrischen Bauteilen können Grate das Kontaktverhalten beeinträchtigen.

Grate können zudem als Spannungskonzentratoren wirken, an denen unter zyklischer Belastung Risse entstehen können. Bei Automobilbauteilen sollten die Ausrichtung und die Höhe der Grate im Hinblick auf die Montage und die Funktion überprüft werden.

Zu den Kontrollmethoden gehören die Kontrolle des Formspaltes, das Schärfen der Stempel, die Planung der Gratrichtung sowie die Prüfung. Die Gratrichtung sollte vor der Werkzeugkonstruktion festgelegt werden, wenn sie für die Montage oder die Leistung von Bedeutung ist.

Kosten-, Toleranz- und Vorlaufzeit-Faktoren

Faktoren, die die Kosten für Folgeverbundwerkzeuge beeinflussen

Zu den Faktoren, die die Kosten für Progressivwerkzeuge beeinflussen, zählen die Anzahl der Stationen, die Komplexität der Teile, die Toleranzanforderungen, die innerhalb des Werkzeugs durchgeführten Arbeitsschritte, die Komplexität der Bandanordnung, die Materialstärke und die Materialhärte.

Mehr Stationen bedeuten mehr Details bei den Werkzeugen, mehr zeitliche Wechselwirkungen und mehr Debugging-Aufwand. Enge Toleranzen erfordern möglicherweise bessere Führungsstifte, eine stabilere Bandsteuerung und umfangreichere Prüfungen während der Einlaufphase.

In-Die-Vorgänge wie Prägen, Prägung, Gewindeschneiden oder Einfügen können den Nachbearbeitungsaufwand verringern, erhöhen jedoch die Komplexität der Matrize. Auch die Anordnung der Streifen wirkt sich auf die Kosten aus, da das Design des Trägers, der Abstand und die Materialausnutzung aufeinander abgestimmt werden müssen.

Konstruktionsmerkmale, die die Kosten für Stanzwerkzeuge erhöhen

Zu den Konstruktionsmerkmalen, die die Kosten für Stanzwerkzeuge erhöhen, zählen tiefe Formgebung, enge Innenradien, mehrere Stanzausbrüche, geringe Abstände zwischen den Merkmalen und den Kanten, Prägung, Reliefprägung sowie die Anforderung, Nachbearbeitungsschritte zu vermeiden.

Tiefe Formen erfordern oft mehr Stationen und mehr Testläufe. Enge Innenradien können das Risiko von Rissen oder Rückfederung erhöhen. Geringe Abstände zwischen den Merkmalen und den Kanten können die Stanzkraft einschränken oder die Verformung des Teils beeinflussen.

Bei Bauteilen mit mehreren Stanzungen sind unter Umständen sorgfältige Stanzstütz- und Schärfkonzepte erforderlich. Das Prägen und Prägestanzen erhöhen die Umformbelastung und das Risiko des Werkzeugverschleißes.

Toleranzprobleme beim Massenstanzen von Metallteilen

Toleranzprobleme beim Massenstanzen von Metallteilen sind auf die Zuführgenauigkeit, den Werkzeugverschleiß, das Rückfedern und Abweichungen bei der Positionierung der Transportvorrichtung zurückzuführen. Aus Sicht des Qualitätsmanagementsystems, IATF 16949 verpflichtet Hersteller dazu, vorbeugende Kontrollmaßnahmen einzuführen, um Prozessschwankungen in Produktionsumgebungen mit hohem Durchsatz zu reduzieren.

Beim Folgeprägen beeinflussen die Vorschubgenauigkeit und die Führungssteuerung die Positionierung von Station zu Station. Beim Transferprägen stellen das erneute Einspannen und die Platzierung der Rohlinge eine weitere Abweichungsquelle dar.

Das Rückfedern hängt vom Materialverhalten, der Dicke, der Formgeometrie und der Werkzeugkompensation ab. Durch Werkzeugverschleiß können sich Lochgröße, Grat Höhe und Kantenqualität im Laufe der Zeit verändern. Diese Risiken sollten bei der Werkzeugkonstruktion, bei den Erprobungsläufen und bei der Planung der Produktionskontrolle berücksichtigt werden.

Vorlaufzeit für die Werkzeugfertigung bei Stanzprojekten mit Folgeverbundwerkzeugen

Die Vorlaufzeit für die Werkzeugfertigung bei Stanzprojekten mit Folgeverbundwerkzeugen hängt von der Komplexität der Teile, der Anzahl der Stationen, der Bandanordnung, der Werkzeugkonstruktion, den Testläufen und den Validierungsanforderungen ab.

Die Entwicklung und Fehlerbehebung komplexer, fortschrittlicher Werkzeuge kann mehr Zeit in Anspruch nehmen, da viele Arbeitsschritte in einem einzigen Werkstück zusammenwirken müssen. Eine Änderung an einer Station kann sich auf nachfolgende Stationen auswirken.

Transferwerkzeuge mögen zwar modularer sein, erfordern aber dennoch eine Ausrichtung der Stationen, eine Abstimmung der Automatisierung sowie eine Validierung der Teilehandhabung. Die Vorlaufzeit sollte sich nach dem Formungsrisiko richten und nicht nur nach der Anzahl der Werkzeuge.

Qualitätskontrollen hinsichtlich Material, Dicke und Stanzqualität

Einfluss von Schwankungen der Materialdicke auf die Stanzqualität

Die Auswirkungen von Schwankungen in der Materialdicke auf die Stanzqualität können erheblich sein. Die Dicke beeinflusst die Umformkraft, den Rückfederungseffekt, die Grathöhe, das Ziehverhalten und die Steifigkeit des Bauteils.

Eine dickere Spule erfordert möglicherweise eine höhere Umformkraft und kann sich anders zurückfedern. Eine dünnere Spule neigt beim Ziehen eher dazu, Falten zu bilden, sich zu verziehen oder dünner zu werden.

Auch Schwankungen in der Materialdicke wirken sich auf das Werkzeugspiel aus. Ist das Spiel nicht auf den tatsächlichen Materialdickenbereich abgestimmt, können sich die Grat Höhe und die Kantenqualität verändern. Bei der Planung der Qualitätsprüfung sollte der gesamte Materialdickenbereich berücksichtigt werden, nicht nur die Nenndicke.

Probleme bei der Qualitätskontrolle von Stanzteilen für die Automobilindustrie

Zu den Qualitätskontrollproblemen bei Stanzteilen für die Automobilindustrie zählen die Maßwiederholbarkeit, die Lage der Bohrungen, die Kontrolle des Flanschwinkels, Oberflächenfehler, Risse, Falten und Materialausdünnungen.

Bei progressiv geformten Teilen müssen häufig die Vorschubmaße, Grate und die Lage der Merkmale überprüft werden. Bei Transferteilen müssen häufig die Ziehqualität, die Ausrichtung der Stationen, der Oberflächenzustand und die Schnittgenauigkeit überprüft werden.

Im Rahmen der Qualitätsplanung im Automobilbereich sollten kritische Maße, Funktionsflächen, die Gratrichtung und die Prüfhäufigkeit festgelegt werden. Der Prozess sollte zudem bekannte Fehlermodi aus der Testphase und der Produktionshistorie berücksichtigen.

Materialausnutzung: Bandmaterial vs. vorgeschnittene Zuschnitte

Beim Folgeprägen wird die Stabilität des Coilbandes genutzt, wobei jedoch der Nachteil von Trägern und Reststücken in Kauf genommen wird. Dies kann bei Kleinteilen effizient sein, bei denen sich viele Teile gut in der Bandanordnung verschachteln lassen.

Beim Transferprägen werden einzelne Rohlinge verwendet. Bei größeren Teilen können vorgestanzte Rohlinge eine bessere Materialausnutzung und weniger Restmaterialabfall ermöglichen.

Bei der Verwendung von Kupfer, Edelstahl oder Speziallegierungen gewinnt die Materialausnutzung an Bedeutung. In diesen Fällen kann ein geringerer Ausschuss die langsamere Taktzeit oder die höheren Handhabungskosten ausgleichen.

Checkliste: Was vor der Freigabe eines Werkzeugentwurfs zu prüfen ist

Überprüfen Sie vor der Freigabe des Werkzeugentwurfs folgende Punkte:

Anwendungen und Anwendungsfälle nach Bauteiltyp

Stanzteile für die Automobilindustrie: Halterungen, Klammern, Gehäuse und Tragkonstruktionen

Stanzteile für die Automobilindustrie decken ein breites Spektrum ab. Folgeverbundwerkzeuge werden häufig für kleine Halterungen, Klammern, Verbinder, Abdeckungen und andere kompakte Teile mit hohen Jahresstückzahlen eingesetzt.

Transferwerkzeuge werden häufig für Hülsen, Strukturteile, Rahmen und tiefgezogene Bauteile verwendet. Diese Teile erfordern oft einen größeren Zugang zum Werkzeug und passen möglicherweise nicht zwischen die Trägerleiste.

Ausschlaggebend sind in der Regel die Größe, die Geometrie und das Jahresvolumen. Ein Teil mit hohem Produktionsvolumen eignet sich nicht automatisch für den Folgeverbund, wenn sich die Geometrie nicht in einem Band unterbringen lässt.

Elektronik und elektrische Geräte

In der Elektronik- und Elektrotechnik kommt häufig das progressive Stanzen zum Einsatz. Anschlüsse, Kontakte, Stifte und kleine Präzisionsbauteile sind in der Regel klein genug für die Bandzuführung und die Hochgeschwindigkeitsfertigung.

Stufenwerkzeuge können das Stanzen, Prägen, Umformen und Abschneiden in einer kontrollierten Abfolge miteinander verbinden. Dies gewährleistet die Wiederholgenauigkeit bei hohen Stückzahlen.

Das Transferprägen kommt nur zum Einsatz, wenn die Geometrie die Grenzen des Bandes überschreitet, beispielsweise wenn das Bauteil zu groß oder zu hoch wird oder neu positioniert werden muss.

Tiefgezogene Gehäuse, Schalen und 3D-geformte Teile

Bei tiefgezogenen Gehäusen, Schalen und 3D-geformten Teilen kommt häufig das Transferpressen zum Einsatz. Hohe Wände und tiefe Schalen erfordern einen freien Zugang zur Matrize und einen kontrollierten Materialfluss.

Wenn das Teil nicht über einen Trägerstreifen hinwegpasst, wird der Einsatz von Folgeverbundwerkzeugen riskant. Bei einem Transferverfahren kann der Rohling frei zwischen den Stationen zum Ziehen, Besäumen, Stanzen und Nachprägen bewegt werden.

Wann ist das Transferstanzen besser als das Folgeverbundstanzen?

Das Transferpressen ist dem Folgeverbundpressen vorzuziehen, wenn das Bauteil eine große Umrissform aufweist, tiefgezogen werden muss, eine hohe 3D-Form hat oder gedreht und neu positioniert werden muss.

Dies kann auch von Vorteil sein, wenn die Materialverschachtelung entscheidend ist. Bei großen Teilen können Transferrohlinge den Ausschuss durch Trägerbänder reduzieren.

Das Transferverfahren eignet sich auch für Programme mit mittlerem Produktionsvolumen, bei denen sich die Kosten für progressive Werkzeuge nur schwer rechtfertigen lassen. Dies gilt insbesondere dann, wenn Konstruktionsänderungen wahrscheinlich sind oder die Umformsequenz möglicherweise angepasst werden muss.

Entscheidungshilfe: So wählen Sie den richtigen Stanzwerkzeugtyp aus

Entscheidungsmatrix: Volumen, Größe, Geometrie, Material, Toleranz und Budget

Eine praxisorientierte Entscheidungsmatrix sollte Faktoren wie Stückzahl, Größe, Geometrie, Materialkosten, Toleranzrisiko und Werkzeugbudget berücksichtigen.

Befolgen Sie die folgende Entscheidungssequenz, bevor Sie sich für ein Werkzeugkonzept entscheiden. Stellen Sie zunächst sicher, ob das Teil während des Durchlaufs aller Umformstationen am Band verbleiben kann. Prüfen Sie anschließend, ob der Prozess eine Drehung, ein erneutes Greifen, einen seitlichen Zugang oder eine Ziehtiefe erfordert, die den Bandlauf beeinträchtigen. Überprüfen Sie anschließend beim Lieferanten die Größe des Pressentisches, die Presskraft, die Schließhöhe, das Zuführsystem und die Möglichkeiten zur Automatisierung des Transfers. Erst nach diesen Machbarkeitsprüfungen sollten Sie das Jahresvolumen, die Ausschussquote, den Wartungsaufwand und die Amortisation der Werkzeuge bewerten.

Die folgende Matrix fasst diese Entscheidungsfaktoren in Form eines strukturierten Vergleichs zusammen.

Zu den entscheidenden Faktoren zählen die Lebensdauer des Programms, die Prüfvorschriften, die Verfügbarkeit der Pressen, die Materialkosten sowie die Frage, ob das Teil am Band verbleiben kann.

Wie vergleicht man Angebote für Progressiv- und Transfer-Stanzwerkzeuge?

Vergleichen Sie Angebote für Folgeverbund- und Transferwerkzeuge nicht nur anhand des Werkzeugpreises. Bewerten Sie Angebote nicht allein anhand der Kosten oder der Taktzeit. Vergleichen Sie die Werkzeugkosten unter Berücksichtigung von Ausschussannahmen, der Taktzahl, den Rüstungsanforderungen, der Wartungsstrategie, der Toleranzfähigkeit, der Vorlaufzeit und des Validierungsansatzes. Jeder Anbieter sollte klar darlegen, wie das Bandlayout oder das Rohteillayout definiert ist, welche Prozessannahmen zugrunde gelegt werden und ob die Machbarkeit durch Simulationen, Versuchsdaten oder Präzedenzfälle mit ähnlichen Teilen untermauert wird.

Fragen Sie nach, wie der Lieferant die Materialausnutzung geschätzt hat. Bei fortschreitendem Werkzeugbetrieb sollten Sie die Bandanordnung und den Trägerabfall überprüfen. Bei Transferwerkzeugen sollten Sie die Anordnung der Rohlinge und das Risiko bei der Handhabung während des Transfers überprüfen.

Vergleichen Sie auch die Annahmen zur Werkzeugwartung. Ein niedriger Werkzeugpreis muss nicht unbedingt kostengünstiger sein, wenn Verschleiß, Gratbildung oder Einrichtungsprobleme das Produktionsrisiko erhöhen.

Was sollten Einkäufer prüfen, bevor sie sich für ein Prägeverfahren entscheiden?

Käufer sollten prüfen, ob das Teil während aller Arbeitsschritte an einer Leiste befestigt bleiben kann. Ist dies nicht der Fall, ist die Übertragung wahrscheinlich die bessere Lösung.

Außerdem sollten sie prüfen, ob das Bauteil Tiefziehen, Drehen oder freien Zugang erfordert. Bei großen Rohlingen oder teurem Material sollte der Materialabfall überprüft werden.

Das Jahresvolumen spielt zwar eine Rolle, sollte aber nicht Vorrang vor der Herstellbarkeit haben. Selbst ein Teil mit sehr hohem Produktionsvolumen erfordert noch Transferwerkzeuge, wenn die Geometrie nicht in einer Folgeform verarbeitet werden kann.

Checkliste: Zu übermittelnde Daten für eine Prozessempfehlung

Senden Sie diese Artikel ein, um eine Empfehlung für die weitere Vorgehensweise zu erhalten:

• 2D-Zeichnungen und 3D-CAD
• Materialspezifikation und Dicke
• Jährliches Volumen und Programmlaufzeit
• Kritische Toleranzen
• Anforderungen an Oberflächen und Grate
• Risiko einer erwarteten Konstruktionsänderung
• Anforderungen an die Zielprüfung

Je besser die Eingabedaten sind, desto einfacher ist es, Progressive-Stanzwerkzeuge und Transfer-Stanzwerkzeuge hinsichtlich Machbarkeit, Kosten, Ausschuss, Toleranzrisiko und Vorlaufzeit zu vergleichen.

FAQ

Referenzen

https://www.iatfglobaloversight.org/iatf-169492016/about/

https://www.asminternational.org/materials-resources