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Stanzen Sensor sorgt für korrekten Stanzprozess

| Redakteur: Annedore Munde

Wird beim Stanzen erst nach dem Bearbeitungsprozess festgestellt, dass sich die Löcher nicht an der richtigen Stelle befinden, heißt das Ausschuss. Eine Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig ermöglicht jetzt die rechtzeitige Erkennung von Fehlstanzungen.

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Fehlstanzungen sollen durch den neuen Sensor des Fraunhofer IST vermieden werden.
Fehlstanzungen sollen durch den neuen Sensor des Fraunhofer IST vermieden werden.
( Archiv: Vogel Business Media )

Wenn die Anbauteile nicht entsprechend genau an das gestanzte Blechteil gefügt werden können, weil Stanzungen fehlen, oder wenn die erforderliche Geometrie nicht gegeben ist, weil die Stanzwerkzeuge abgenutzt sind, muss das Teil in die Prozesskette zurückgeführt werden. Materialverlust und Ausfallzeiten sind die Folge. Die Forscher des Braunschweiger IST haben einen Sensor entwickelt, der das Stanzen ständig und in Echtzeit überwacht. Wurden Löcher ausgelassen oder sind die Werkzeuge stumpf, registriert der Sensor dies. Der Fehler kann schnell behoben werden, und abgenutzte Werkzeuge können ausgetauscht werden, bevor sie abbrechen oder das Material beschädigen.

Das Besondere an den Sensoren: Sie sind mit 2 mm Höhe und 20 bis 25 mm Durchmesser nur etwa ein Zehntel so groß wie handelsübliche Sensoren und finden daher auch in Großwerkzeugen Platz, in denen viele Stempel nebeneinander angebracht sind. „Zudem sind sie – in Serie gefertigt – voraussichtlich kostengünstiger als bislang erhältliche Sensoren“, nennt Martin Weber, Projektleiter am IST, einen weiteren Vorteil. Grund dafür sei ein rentables Beschichtungsverfahren, in dem Hunderte von Grundkörpern zeitgleich behandelt werden können. Hierbei handelt es sich um eine chemische Vakuumabscheidung (CVD-Prozess). „Es rentiert sich finanziell, in Großwerkzeugen – wie sie etwa im Automobilbau eingesetzt werden – jeden einzelnen der zahlreichen Stempel zu überwachen“, so Weber.

„Erstmals wurde für einen solchen Sensor ein etabliertes Vakuumbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Kohlenstoffschichten genutzt“, erklärt Saskia Biehl, Gruppenleiterin der Mikro- und Sensortechnologie am IST, die Funktion und geringe Größe. Die Schicht wird auf eine dünne Metallscheibe aufgebracht. Steigt der Druck auf die Kohlenstoffschicht, sinkt ihr elektrischer Widerstand. Über diese Änderungen kann die Kraft ermittelt werden, mit der der Stempel auf die Bleche drückt.

Sensor erstmals mit Kohlenstoffschicht

Prototypen des Sensors haben die Forscher in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz bereits erfolgreich getestet. Derzeit werden die Sensoren weiter optimiert, um sie auch in Großserien zuverlässig produzieren zu können und für Stanz- und Umformprozesse einsetzen zu können.

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