Trends beim Stanzen Effiziente Stanztechnik

Immer schneller und energieeffizienter sollen Stanzprozesse sein und immer kleinere Losgrößen und komplexere Geometrien sollen realisiert werden. Dass alles am Ende wirtschaftlich und flexibel sein soll, ist klar. Anlagenbauer sagen, worauf es bei der Technologieentwicklung ankommt.

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Um auf die Erfordernisse des Marktes punktgenau reagieren zu können, bieten die Hersteller von Stanzanlagen flexible Techniken. Eine Herausforderung ist dabei das Stanzen von komplexen Geometrien. Wichtig ist bei der Umsetzung, dass der Verlauf der Geschwindigkeit des Pressenstößels während der Umformung durch die Servotechnologie genau an das zu verarbeitende Bandmaterial angepasst werden kann sowie an die Komplexität des Werkstückes. Dies ermöglicht die Herstellung komplexer Bauteile in einem Um-
formautomat bei gleichzeitiger Steigerung der Teilequalität und Ausbringungsleistung. Ein weiterer wesentlicher Punkt liegt in der Präzision und der Wiederholgenauigkeit der Maschine. Markus Roos, Geschäftsführer der Haulick + Roos GmbH aus Pforzheim, sagt, worauf es weiterhin ankommt: „Exakte Biegewinkel und präzise Prägetiefen, die durch die Komplexität des Bauteils im Folgeverbundwerkzeug nur an bestimmten Positionen hergestellt werden können, erfordern höchste Genauigkeit bei der Stößelparallelität und Bewegungsgenauigkeit bei der Stößelbewegung.“ Speziell für diese Anforderungen wurde die Maschinenbaureihe ROP mit Plungerführung und neuem Stößelführungssystem von Haulick + Roos entwickelt.

„Die Herausforderung beim Stanzen komplexer Geometrien liegt in der Modifizierung der Stößelgeschwindigkeit“, unterstreicht auch Jörg Berger, Geschäftsführer der Ebu Umformtechnik GmbH. Ebu bietet hier neben dem geschwindigkeitsoptimierten Umlaufbetrieb die Pendel- und auch Multipendelfunktion an. „So kann unter Berücksichtigung der Umschaltzeiten die Umformgeschwindigkeit bis hin zu einer Haltefunktion exakt vorgegeben werden. Bei komplexer Geometrie bedarf es eines anderen Bewegungsprofils als bei Stanzautomaten im Standardbereich“, so Berger weiter.

Für eine hohe Schnittqualität ist eine hohe Steifigkeit des Pressenkörpers generell eine wichtige Voraussetzung. Die Monoblock-Reihe von Schuler ist ein Beispiel dafür. Richard Stauder, Head of Process Management der Schuler AG, sagt: „Mit der ServoDirekt-Technologie sind komplexe Teilegeometrien aus den verschiedensten Werkstoffen möglich, sowohl aus klassischen Ziehgüten als auch aus höherfesten Stählen oder Aluminium. Wichtig ist aber auch, dass die Anlagenkomponenten eine Einheit bilden und ideal zusammenspielen.“

Werkzeugmanagement für CNC-Stanztechnik

Einen völlig anderen Lösungsansatz bietet die CNC-Stanztechnik. Die Herausforderung liegt im einfachen und schnellen Zugriff auf die richtigen Werkzeuge. „Der Zustand der Werkzeuge ist entscheidend für planbare Prozesse“, sagt Axel Willuhn, verantwortlicher Produktmanager der Amada GmbH. Amada hat dies über hohe Werkzeugkapazitäten im direkten Zugriff gelöst. Der Werkzeugrevolver bietet viel Platz für eine große Anzahl an Werkzeugen, wobei der maximale Hüllkreisdurchmesser für Werkzeuge 114,3 mm beträgt.

„Neben der Komplexität der Bauteile gewinnt die kratzfreie Bearbeitung mehr und mehr an Bedeutung“, so Willuhn weiter. Als Beispiel für die entsprechend umgesetzte Anlagentechnik nennt er die Amada-EM-Serie in Verbindung mit dem TSU-Werkzeugmagazin, die bis zu 300 Einzelwerkzeuge bereitstellen kann und auf einem intelligenten Werkzeugmanagement durch das digitale ID-Tooling System aufsetzt. „Eine aktive Matrizensteuerung vermeidet Kratzer auf der Blechunterseite. Nur das aktive Werkzeug wird auf Arbeitsniveau angehoben und je nach Größe optimal von Bürstensegmenten umschlossen“, beschreibt er einige Funktionalitäten. Unbemannte Produktionszyklen von bis zu 72 Stunden am Stück seien so Normalität. Zudem würden diverse integrierte Werkzeugüberwachungsfunktionen den Fertigungsprozess planbar und sicher machen.

Kleine Losgrößen erfordern schnelle Werkzeugwechsel

Nur mit schnellen Werkzeugwechseln sind kleine Losgrößen wirtschaftlich herstellbar. Pressenbauer Schuler führt deshalb gemeinsam mit den Kunden spezielle Rüst-Workshops zur Vorbereitung des Werkzeugs durch. „Ein automatischer Werkzeugwechsel einschließlich automatischer Werkzeug-
spannung beschleunigt den Vorgang. Zudem sollten die Prozesse berücksichtigt werden, die der Anlage vor- und nachgelagert sind. Das heißt: Die Presse sollte sich ideal in den Materialfluss zwischen Rohmaterial- und Fertigteile-Lage einfügen“, sagt Richard Stauder.

Mit einer neuen Steuerungsgeneration stellt Haulick + Roos kurze Rüstzeiten und eine optimale Bedienerfreundlichkeit sicher. „Im Zuge der Entwicklung dieser neuen Steuerung wurde ein Softwaretool zur optimalen Integration der Stanzautomaten in Betriebe mit vernetzter Fertigung entwickelt“, erklärt Markus Roos. Bei den Präzisionspressen mit Servoantrieben steht zur Optimierung der Einrichtphase und Reduzierung der Rüst-
zeiten das sogenannte „Try-Out-Wheel“ zur Verfügung. Mit diesem Handrad können alle elementaren Achsen – Vorschub, Stößelfeinverstellung und Stößelhub – hochgenau verfahren und eingestellt werden. Rückwärtsbewegungen durch den UT seien ebenso wie Einzelstanzungen möglich. „Da die volle Presskraft auch bei niedrigen Hubzahlen zur Verfügung steht, werden die Kosten für das Testen und Einrichten von Werkzeugen durch verkürzte Rüstzeiten weiter gesenkt“, so Roos weiter.

Und Ebu-Geschäftsführer Jörg Berger ergänzt: „Grundsätzlich helfen automatisierte Lösungen im Werkzeugspann- und -wechselbereich an der Presse selbst. Darüber hinaus bietet Ebu auch Lösungen für einen schnellen Coilwechsel sowie für die Band-
rückführung des Coilmaterials bei erreichter Stückzahl.“

Trends und Entwicklungen in der Stanztechnik

Die Schwerpunkte in der zukünftigen Entwicklung der Stanztechnik sind für die Anlagenhersteller vielschichtig. „Weitere Prozessschritte werden in das Werkzeug verlagert, sodass die Werkzeugeinbauräume wachsen werden, ohne dass die maximale Presskraft der Maschinen wesentlich zunimmt. Auch die Dynamik der Servoantriebe wird sich weiter verbessern, sodass die Ausbringungsleistungen der Servopressen zunehmen werden. Und der Anteil der Stanz- und Umformteile für die E-Mobilität wird in den kommenden Jahren deutlich zunehmen“, schätzt Markus Roos die Entwicklung ein. Außerdem, so Roos weiter, würden die Maschinen „noch intelligenter“ und somit das Bedienpersonal weiter entlasten. Nicht zuletzt würde die gesteigerte Produktivität der Pressen auch neue Anforderungen an die Peripherie von Bandzuführung und Teileentsorgung stellen.

„Wenn auch vom Ansatz her völlig anders, gilt auch für die CNC-Stanztechnik, dass integrierte Prozesse wie zum Beispiel Umformprozesse sowie das Formen und Schneiden von Gewinden zunehmen werden. All dies ist heute bereits möglich, muss sich jedoch in der Fertigung noch stärker durchsetzen“, sagt Axel Willuhn. Außerdem würde sich der Trend der servo-elektrischen Antriebe weiter fortsetzen – auch vor dem Hintergrund der endlichen Öl- und Schmierstoffreserven. „Man darf nicht vergessen, dass jede hydraulische Stanzmaschine mehrere Hundert Liter Öl benötigt, die zudem regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Von umweltschädlichen Leckagen mal ganz abgesehen“, ergänzt er. Das herausragende Merkmal neben der Energieeinsparung werde aber auch in Zukunft sicherlich der extrem geringe Wartungsaufwand der servo-elektrischen Antriebe sein.

„Die Automobilhersteller haben es vorgemacht, welche Vorteile eine weltweite Standardisierung hat“, nennt Richard Stauder von Schuler einen weiteren Ansatzpunkt für zukünftige Entwicklungen. „Wenn jeder Standort über standardisierte Anlagen verfügt, sinken die Kosten für Mitarbeiterqualifikationen, Betriebsmittel und Ersatzteile. Gleichzeitig lassen sich Schwankungen in der Produktion leichter ausgleichen. Immer mehr Automobilzulieferer verfolgen mittlerweile eine solche globale Strategie und mit unseren Produkten können wir sie dabei ideal unterstützen“, so Stauder weiter.

„Wegweisend werden zukünftig auch die Rückkopplung der Information aus dem Stanzprozess und die damit verbundene Einflussnahme auf die Fertigungstechnologie sein“, nennt Jörg Berger, Geschäftsführer von Ebu, einen weiteren Trend, der sich mit Blick auf das Thema vernetzte Fabrik für ihn abzeichnet.

Hohe Geschwindigkeiten und energieeffiziente Prozesse

Wenn es um Energieeffizienz und schnelle Prozesse geht, bieten die Hersteller ein breites Anlagen-
spektrum. So trägt Ebu durch das Servoantriebskonzept Servotech und das integrierte Energiemanagement Energetics dazu bei, dass der Umformprozess selbst effektiv ausgeführt wird und dabei die Energieeffizienz auf höchstem Niveau Beachtung findet.

Schuler hat Schneid- und Umformsysteme in einem Presskraftbereich von 250 bis 35.000 kN im Programm. Durch die ServoDirekt-Technologie erreichen die Maschinen eine höhere Ausbringungsleistung, während sich der Energiebedarf um bis zu 50 % reduziert.

Wenn es um maximale Produktivität bei gleichzeitig minimalem Energiebedarf geht, setzt Amada auf den patentierten servo-elektrischen Doppelantrieb. Der 300-kN-Antrieb ermöglicht Hubfrequenzen von über 500 Hüben pro Minute bei einem Vorschub von 25,4 mm, und dies bei einer durchschnittlichen Energieaufnahme von 4,5 kW/h.

Haulick + Roos bietet mit einem zweistufigen, schaltbaren Servoantrieb, kombiniert mit einem kondensatorischen Energiemanagementsystem, eine innovative Servolösung für optimale Energieeffizienz bei gleichzeitig hoher Ausbringungsleistung. Und wenn extrem schnell gestanzt werden soll, mit Hubzahlen über 1000 Hübe pro Minute, liefert das Unternehmen die Präzisions-Hochleistungsstanzautomaten der ROP-Baureihe mit rotierendem und oszillierendem Massenausgleich.

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