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Gestiegene Anforderungen beim individuellen Werkzeugbau meistern

| Autor/ Redakteur: Madeleine Hafner / Frauke Finus

Stanz-, Biege- und Tiefziehteile in Auftragsfertigung – damit kennt das Familienunternehmen Hafner sich aus. Herzstück der Produktion ist der eigene Werkzeugbau. In den letzten Jahren sind die Anforderungen an die kundenindividuellen Werkzeuge gestiegen: enge Toleranzen, keine Nacharbeit und Haltbarkeit der Werkzeuge.

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Folgeverbundwerkzeug von Hafner zur Fertigung eines Tiefziehteils in mehreren Stufen.
( Bild: Hafner )

Egal für welche Branche – die Herstellung von Werkzeugen in der Umformtechnik ist an hohe Anforderungen geknüpft, die in den vergangenen Jahren gestiegen sind. Das spürt auch die Josef Hafner GmbH & Co. KG. Kunden definieren die Anforderungen an neue Werkzeuggenerationen in Abhängigkeit von der Gesamtausbringungsmenge.

Im Speziellen bestehen diese Anforderungen an die neuesten Werkzeuge hinsichtlich dem Rundlauf einem präzisen Durchmesser und engen Toleranzen bis 5 µm, um bei der Serienfertigung einwandfreie Teilequalität herzustellen, die ohne Nacharbeit durchgeführt werden muss. Diese eingeschränkten Toleranzen stellen eine besondere Herausforderung sowohl an die dafür benötigte Güte und Abmessungen der eingesetzten Vormaterialien, als auch an die Werkzeuge. Die Werkzeuge müssen so abgesichert sein, dass eine mannlose Produktion ohne Stillstände möglich ist. Daher ist eine regelmäßige Werkzeugüberwachung und -sicherung zum Schutz des Werkzeuges und zur Einhaltung der Teilequalität unerlässlich und ist Grundlage für die prozesssichere Serienherstellung.

Transferwerkzeuge bieten eine höhere Teilegenauigkeit

Insbesondere die Standzeit, also die Haltbarkeit des Werkzeuges, musste in den vergangenen Jahren zunehmend erhöht werden, um dadurch die geforderte Ausbringungsmenge zu steigern. Bedingt durch das teilweise geforderte Abstrecken des Materials treten hohe Belastung in den entsprechenden Werkzeugelementen auf. Eine möglichst hohe Standzeit wird durch speziell eingesetzte Werkzeugwerkstoffe mit ausgereifter Geometrie erreicht, die mit einer besonderen Festigkeit gepaart mit der erforderlichen Duktilität und einer Beschichtung als Verschleißschutz ausgestattet sind. Auch die Auswahl des eingesetzten Schmierstoffes spielt eine wichtige Rolle, denn die Qualität und die Menge des Schmierstoffes beeinflussen die Standzeit des Werkzeuges erheblich. Dabei gilt: So viel Schmierstoff wie nötig, aber so wenig wie möglich einzusetzen, denn dieser muss im Anschluss von der Teileoberfläche für die Lieferung an den Kunden wieder entfernt werden. Minimalmengen-Schmierungen gewinnt aufgrund des steigenden Kostendrucks immer mehr an Bedeutung.

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Bei Josef Hafner werden unterschiedlichste Arten an Werkzeugen hergestellt. Das Spektrum reicht vom Stanzwerkzeug, Biegewerkzeug über Stufenwerkzeug und Tiefziehwerkzeug als Folgeverbund- oder Transferwerkzeug, bis hin zu einer Kombination aus beiden zuletzt genannten Werkzeugtypen. Dabei bilden Transferwerkzeuge – auch Eigentransferwerkzeuge – die zukünftige Werkzeuggeneration, deren Vorteil in der nicht erforderlichen Streifenanbindung liegt, sodass das Auftreten von Formfehlern am Werkstück verhindert wird. Durch die Kombination von mehreren Fertigungsschritten in einer Werkzeugoperation, wie das Ausstanzen der Platinen und deren Umformung (Schnitt-Zug genannt), ist es heutzutage möglich sehr kompakte Werkzeuge mit einer hohen Umformarbeit und einer enormen Teilegenauigkeit zu realisieren.

Das Einbringen von offenen und geschlossenen Schnittkonturen in die Mantel- und Bodenfläche der Umformteile, welche nach Kundenbedarf konstruiert werden, sind weitere Optionen, die innerhalb des Werkzeuges realisiert werden können. Verarbeitet werden bei Josef Hafner überwiegend tiefziehfähige Materialien wie Stahlbleche, Edelstähle oder Aluminium, aber auch mit Kupfer oder Zink beschichtete Bänder sowie Buntmetalle. Die Materialstärke reicht dabei von 0,1 mm bis maximal 6 mm bei einer Bandbreite bis 600 mm. Die bestmögliche Ausnutzung der Streifenbreite des Vormaterials stellt eine wesentliche Anforderung an die Werkzeugentwicklung und -konstruktion, um den Materialeinsatz so gering wie möglich zu halten und somit Kosten zu senken.

Modularer Werkzeugaufbau für kostengünstige Instandhaltung

Ist ein Werkzeug nach einer gewissen Lebens- und Laufzeit zur Instandhaltung fällig, sollte der Montage- und Wartungsaufwand so gering wie möglich gehalten werden. Hierfür eignet sich ein modularer Werkzeugaufbau mit Wechselmodulen, um einen schnelleren Austausch von Ersatz- sowie Verschleißteilen, durchführen zu können. Die Aktivelemente müssen daher montagefreundlich und standardisiert sein, um den Austausch einerseits zügig, andererseits aufgrund des Preisdrucks kostengünstig vollziehen zu können. Der modulare Aufbau ist auch beim Einsatz verschiedener Verarbeitungsmaterialien, die teilweise im selben Werkzeug verarbeitet werden, von Vorteil. Hierbei steht die Prozesssicherheit des Werkzeuges immer im Vordergrund.

Durch die ständige Weiterentwicklung der Werkzeugkonzepte kann heutzutage bei annähernd vergleichbaren Toleranzen ein umkonstruiertes Drehteil durch ein Umformteil ersetzt werden, wodurch sich deutliche Kostenersparnisse ergeben. Durch die Kaltverfestigung der Ziehteile wird eine höhere Materialfestigkeit erreicht und der Materialeinsatz reduziert. Daraus resultieren geringere Stückkosten im Vergleich zum Drehen. Ein weiterer Vorteil der Kaltverfestigung ist ein geringeres Gewicht des Ziehteils, da die Materialstärke bei gleicher Festigkeit dünner als bei einem Drehteil ausgelegt werden kann. Beim Umformen entstehen durch eine gute Werkzeugabstimmung so gut wie keine Ziehspuren und Oberflächenbeschädigung am Bauteil. Deshalb können vieler dieser Produkte problemlos auch als Sichtteil eingesetzt werden. Durch diese Weiterentwicklung können ganz neue Einsatzgebiete im Bereich der Umformtechnik erschlossen werden.

Bei der Konstruktion sowie dem Bau des Werkzeuges wird vor allem eines benötigt: eine hohe Qualifikation sowie Know-how der Mitarbeiter. Die ständige Verbesserung und Weiterentwicklung der Werkzeugkonstruktion ist elementar für Josef Hafner, um den Kunden kostengünstige Serienteile anbieten zu können. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Qualifikation der Mitarbeiter stetig. Daher bildet Josef Hafner seit vielen Jahren selbst erfolgreich Werkzeugmechaniker aus.

Josef Hafner auf der Blechexpo 2017: Halle 7, Stand 7502

Weitere Meldungen zur Blechexpo finden Sie in unserem Special.

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