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Fibro

Highend-Komponenten und smarte Tools für Werkzeuge in Servopressen

| Autor/ Redakteur: Johannes Grotz / Frauke Finus

Maximalforderungen bei Kosten, Liefertreue und Qualität sowie der Trend zu deutlich leistungsfähigeren Pressen und immer komplexeren Werkzeugen erfordern ein Umdenken im Werkzeugbau. Fibro erweitert daher sein Katalogprogramm kontinuierlich um Normalien und Tools für anspruchsvolle Anwendungen. Das schätzt unter anderem der Blechbearbeitungsspezialist Alzner Automotive.

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Säulenführungen von Fibro gibt es in drei unterschiedlichen Paarungsklassen, so dass Konstrukteure exakt definieren können, wie groß das Führungsspiel sein soll.
Säulenführungen von Fibro gibt es in drei unterschiedlichen Paarungsklassen, so dass Konstrukteure exakt definieren können, wie groß das Führungsspiel sein soll.
( Bild: Fibro )

Spätestens mit dem Siegeszug der Servopressen und nicht zuletzt auch durch so manchen Querschläger aus Fernost ist die Bedeutung von Normalien wieder verstärkt in den Fokus des Werkzeugbaus gerückt. Dabei gilt wie oft: Kleine Ursache – große Wirkung. Bestes Beispiel: Hochleistungsdämpfer von Fibro für Servopressen. Eigentlich ein unscheinbares Element, das aber gerade in der Automobilindustrie beträchtliche Wirkung entfaltet: wo herkömmliche PU-Niederhalterdämpferschnell überfordert sind, absorbieren die Elemente souverän die auftretenden Energien.

„Gerade beim Rückhub spielen die Dämpfungselemente eine wichtige Rolle, denn ansonsten reißt der Kopf der Schrauben ab, dann die Schneidstempel und immer weiter“, berichtet Andreas Herrmann, technischer Leiter bei der Alzner Automotive GmbH in Grafenau. „Bei herkömmlichen Pressen gab es einen kontinuierlichen Gang des Werkzeugs, bei dem es lediglich leise Klack gemacht hat. Heute fährt die Presse so schnell weg, dass die Platte durch die Gasdruckfeder mit einem lauten Schlag zurückfährt, wenn kein entsprechendes Dämpfungselement genutzt wird. Das gleiche gilt für die Schieber.“ Wo früher auf herkömmlichen Pressen eine Kunststoffscheibe ausgereicht hat, gehe heute auf den modernen Servopressen kaum noch etwas ohne High-End-Elemente. Die Dämpfer schonen die Halteelemente und minimieren zu gleich die Lärmbelastung. Je nach Variante und Größe liegt die statische Energieaufnahme bei bis zu 269 Nm. Anhand einer Auswahlmatrix lässt sich die für den jeweiligen Einsatzzweck bestmögliche Anzahl an Dämpfern ermitteln. Diese sind für mehrere Millionen Lastwechsel ausgelegt.

Federnde Druckstücke aus Hochleistungskunststoff

Auch bei federnden Druckstücken zeigt sich, dass Komponenten aus Hochleistungskunststoff konventionellen Lösungen überlegen sind. Gerade bei modernen Werkzeugen in der Automobilindustrie kommt es immer häufiger zu schrägen Belastungen, denen herkömmliche Stahlbolzen nicht gewachsen sind. So auch bei Alzner: Gerade bei größer dimensionierten Folgeverbundwerkzeugen sieht Andreas Herrmann immer wieder Handlungsbedarf: „Kommt es zu einer schrägen Beaufschlagung, wird die Feder einseitig belastet und verliert schnell ihre Funktion. Oder noch schlimmer: Das Druckstück bricht“, berichtet er. Gefordert seien heute immer komplexere Werkzeuge. „Wo bisher zwei oder drei Werkzeuge eingesetzt wurden, ist es heute nur noch eines.“ Damit steigen zum einen die Anforderungen an die Komponenten, zum anderen wirken sich ungeplante Pressenausfälle umso mehr aus. „Solche Stillstandzeiten zahlt uns niemand. Deshalb nutzen wir ausfahrbare Tische und Anschläge und achten verstärkt auf vermeintliche Kleinigkeiten, wie etwa die federnden Druckstücke. Wenn ich 20.000 Teile mehr stanzen kann als zuvor, weil die Druckstücke zuverlässig funktionieren, dann sind das 20.000 Teile, bei denen ich nicht rüsten oder warten muss. Vor allem aber bleibt die Qualität der Bauteile konstant“, betont Herrmann.

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An einem Werkzeug, das mit herkömmlichen Stahl-Druckstücken ausgestattet ist, wird das Problem deutlich: Die Druckstücke an den Schrägflächen waren einem so starken seitlichen Druck ausgesetzt, dass bereits zwei gebrochen

sind. Die Folge: Spätestens, wenn das dritte Druckstück ausfällt, bleibt das Teil an den Randstempeln hängen, der Transport des Streifens ist blockiert und es kommt zum Ausfall der Presse. „Rund zwei bis drei Stunden Stillstand muss man in einem solchen Fall rechnen. Das heißt zwei bis drei Stunden keine Teile und doppelte Rüstkosten. Das kostet richtig Geld. Erst recht, wenn es sich um ein zeitkritisches Fertigteil handelt und im schlimmsten Fall ein Bandstillstand droht“, unterstreicht Herrmann.

Die federnden Druckstücke 2470.20 von Fibro bestehen aus thermoplastischem Hochleistungskunststoff mit metallischen Additiven. Sie übernehmen in Stanzwerkzeugen das An- und Abdrücken, Auswerfen und Dämpfen von Blechteilen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Stahlkomponenten lassen sie sich auch bei seitlichen Belastungen von bis zu 15° problemlos einsetzen, ohne dass es zum Bruch kommt oder die Funktion beeinträchtigt wird. „Da sie die Vorgaben der VDI 3004 erfüllen und exakt die gleichen Abmessungen aufweisen, können herkömmliche Komponenten aus Stahl eins zu eins durch die wartungsarmen Kunststoffkomponenten ersetzt werden. Und das bei nur minimal höheren Kosten“, betont Manfred Wagner, technischer Berater bei Fibro.

Hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit

„Der Druck, komplex zu fertigen, kommt nicht nur von uns selbst“, präzisiert Andreas Hermann. „Wenn wir Teile zwei bis dreimal in die Hand nehmen, dann sagt unser Kunde zurecht: ‚Das Teil ist zu teuer‘. Also müssen wir so komplex wie möglich fertigen. Dazu brauchen wir zuverlässige Komponenten, angefangen bei den Führungen, über die Gasdruckfedern bis hin zu Lochstempeln und Dämpfungselementen.“ Systematisch überwacht Alzner die Hubzahl von Gasdruckfedern und stellt immer wieder fest, dass es deutliche Unterschiede in den Qualitäten gibt. Während Fremdwerkzeuge zum Teil nur 300.000 Hübe erreichen, bis Federn getauscht werden müssen, kommen Werkzeuge mit Fibro-Gasdruckfedern auf deutlich mehr. „Wenn Fibro 2 Mio. Hübe angibt, können wir sicher sein, dass dieser Wert erreicht wird“, erklärt Herrmann. Vor allem aber seien Fibro-Gasdruckfedern in puncto Sicherheit deutlich überlegen:„Ich hatte schon Gasdruckfedern anderer Hersteller, die durch die Gegend geflogen sind. So etwas gibt es bei Fibro nicht. Ähnlich steht es um die Präzision von Lochstempeln. Hier habe ich schon viele erlebt, die die hohe Qualität für sich beanspruchen, aber einfach nicht halten. Unser Anliegen ist nicht ein billiges Werkzeug, sondern auch eine zuverlässige Produktion. Wir betrachten daher immer das komplette Paket aus Werkzeugkosten, Produktionskosten, Rüstkosten und Wartung über die komplette Lifetime. Deshalb legen wir großen Wert auf hochwertige und vor allem zuverlässige Komponenten“, hebt Herrmann hervor. So ist bei Fibro jede einzelne Feder gemäß DGRL 2014/68/EU geprüft für mindestens 2 Mio. voll genutzte Hübe bei maximal zulässigem Fülldruck und maximal zulässiger Betriebstemperatur. Zusätzlich sind Gasdruckfedern Fibro zum Schutz vor Unfällen und Schäden serienmäßig mit einem Überhub-, Rückhub- und Überdruckschutz ausgestattet. Ein patentiertes Führungssystem reduziert die Reibung der Kolbenstange und senkt die Betriebstemperatur, wodurch die Lebensdauer der Gasdruckfedern steigt und hohe Hubfrequenzen möglich sind. Aus Sicht des Stanzteileprofis ein stimmiges Gesamtpaket, bei dem sich die Mehrkosten bei der Anschaffung schnell amortisieren.

Mehrwert durch drahtlose Druck- und Temperaturüberwachung

Auch neuen Technologien, wie der Bluetooth-Überwachung von Gasdruckfedern mithilfe von WPM Bluetooth LE 4.0 steht der technische Leiter aufgeschlossen gegenüber. Das intelligente Druck- und Temperatur-Monitoring auf Basis von Bluetooth-LE bietet die Möglichkeit zur vollautomatisierten Prozessüberwachung. Wo Bediener bislang im laufenden Prozess immer wieder aufwendig Manometer überwachen oder mehrmals pro Jahr Gasdruckfedern inspizieren mussten, genügt künftig ein einziger Blick auf den Monitor. Das System sorgt für eine permanente Kontrolle und Dokumentation des Drucks und der Temperatur. Tritt während des Abpressbetriebs ein Druckabfall in den Gasdruckfedern auf, leitet das Überwachungssystem die Meldung direkt an die Pressensteuerung weiter, so dass entsprechende Maßnahmen ausgelöst werden können, noch bevor ein Schaden entsteht. Darüber hinaus ermöglicht WPM eine gezielte Fehlersuche und gibt frühzeitig Hinweise auf einen vorzeitigen Verschleiß einzelner Federn. Das Risiko ungeplanter Anlagenausfälle geht damit deutlich zurück. Folgeschäden werden vermieden. Aus Sicht von Andreas Herrmann bietet das System darüber hinaus die Möglichkeit zur Verbesserung der Stanzprozesse: „Wenn bei Servopressen der Druck und die Temperatur der einzelnen Gasdruckfedern systematisch überwacht werden, könnte ich die Leistung der Presse so nach oben anpassen, dass ich einen größtmöglichen Output erziele, ohne die einzelnen Komponenten zu überlasten.“ Bislang habe man mangels geeigneter Möglichkeiten vor allem auf Erfahrungswerte vertraut und fallweise die Temperatur der Federn geprüft. „Mit der Druck- und Temperaturüberwachung können wir künftig genau sehen, inwieweit die Potenziale von Werkzeug und Presse ausgelastet sind, ob 60, 70, 80 oder 90 %.“ Damit entstünden vollkommen neue Möglichkeiten der Prozessoptimiemierung.

Fibro auf der Stanztec 2018: Halle MS-OG, Stand C-23

Weitere Meldungen zur Stanztec finden Sie in unserem Special.

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