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Stanzwerkzeugbau

Stanzwerkzeuge bauen

| Autor: Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

In Stanzwerkzeugen steckt viel Know-How. Die Bauteile müssen damit präzise und prozesssicher gefertigt werden, bei möglichst langen Standzeiten. Ob ein individuell gefertigtes Werkzeug oder Normalien die bessere Lösung sind, entscheidet der Anwendungsfall.

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Um bei Werkzeugen kurze Rüstzeiten und lange Standzeiten zu erreichen, ist eine vorausschauende Werkzeugentwicklung wichtig.
Um bei Werkzeugen kurze Rüstzeiten und lange Standzeiten zu erreichen, ist eine vorausschauende Werkzeugentwicklung wichtig.
(Bild: Fischer)

Wirtschaftlichkeit ist auch im Stanzwerkzeugbau gefragt. Um im Ergebnis schnelle Rüstzeiten und lange Standzeiten zu erreichen, ist eine vorausschauende Werkzeugentwicklung wichtig. Die Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH ist Hersteller von einbaufertigen Stanznormalien nach Kundenzeichnung aus Hartmetall. Über 90 % der Umformstempel, Buchsen und Lochstempel fertigt das Unternehmen nach Kundenwunsch. Für das Unternehmen heißt das, dass die Teile die der Kunde bestellt, in der geforderten Qualität und mit kurzer Lieferzeit angeboten werden können. „Der Werkzeugbauer ist immer mehr dem Termindruck ausgesetzt und benötigt einen Partner, der ihn unterstützt und auch einmal Sonderwünsche erfüllen kann“, sagt Arndt Fielen, Vertriebsleiter bei Zecha. „Weiterhin kommt es darauf an, dass wir eine maximale Standzeit bei den Aktivteilen bieten können, so dass auch der Endkunde prozesssicher fertigen kann.“ Und nicht zuletzt sollte eine reproduzierbare Qualität für Teile gewährleistet sein, die nachgefertigt werden, zum Beispiel bei einer Überarbeitung des Werkzeuges.

Hartmut Fischer ist Gesellschafter der Fischer GmbH und beratend im Unternehmen tätig. Er sagt: „Kunden erwarten qualitativ hochwertige Werkzeuge zu einem akzeptablen Preis und mit möglichst kurzen Lieferzeiten. Diese Forderungen zu erfüllen, ist für eine stabile Kunden-Lieferanten-Beziehung wichtig. Der Werkzeugbauer wiederum sollte neben der Wirtschaftlichkeit auch immer die Verbesserung der maschinentechnischen Ausstattung und eine leistungsgerechte Entlohnung der Mitarbeiter im Auge haben, um qualifiziertes und motiviertes Personal im Unternehmen zu binden.“

Für die Steinel Normalien AG ist ein optimierter Arbeitsablauf bis hin zur Inbetriebnahme die Grundlage für Wirtschaftlichkeit – sowohl bei prozessfähigen Werkzeugen als auch bei der Herstellung von Ersatzteilen beziehungsweise Aktivelementen. „Dies beinhaltet die Verwendung von Kalkulationssoftware für eine perfekte Arbeitsvorbereitung. Bereits in der Konstruktionsphase wird bei Steinel Wert auf den Einsatz von Normalien zur Standardisierung gelegt. Ein wichtiger Punkt ist ebenso die Fertigung der Werkzeuge oder Aktivelemente mit modernsten Maschinen“, nennt Frank Muckenfuß, Projektleiter für die Werkzeugtechnik bei Steinel, einige wichtige Punkte.

Software unterstützt frühzeitig die Werkzeugkonstruktion

„Die Konstruktionssoftware sollte den Anwender bereits in der Angebots- beziehungsweise Konzeptphase bei der Entwicklung eines Streifenlayouts unterstützen. Durch die Entwicklung der Umformstufen unter Berücksichtigung der hinterlegten Rückfederungswerte kann ein Werkzeugdesign schnell und einfach entwickelt werden. Durch eine Simulation der auf die Produktionsmaschine ausgelegten Kinematik können die Bewegungen im Werkzeug optimal ausgelegt werden“, beschreibt er die Herangehensweise.

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Die Notwendigkeit des Einsatzes der Simulationssoftware bestätigt auch Hartmut Fischer. "Die Frage, ob bei der Umformung Risse entstehen oder ob es zu einer Materialdopplung kommt, bedarf einer frühen Klärung. Entsprechend wäre eine Konstruktionsanpassung des Bauteils erforderlich“, sagt er. Zudem seien 3D-Konstruktionsprogramme für die Werkzeugkonstruktion zwingend erforderlich. Dabei sollte möglichst eine durchgängige Datenstruktur zwischen CAD und CAM angestrebt werden, damit kein Wandeln der Daten erforderlich ist und die Featureerkennung zur Automatisierung des Programmierprozesses nicht negativ beeinflusst wird.

Die Wilson Tool Deutschland GmbH ist Hersteller und Lieferant von Systemwerkzeugen für CNC-gesteuerte Stanz-Nibbel-Maschinen. Auch für Klaus Neumann, den Sales Director European Operations des Unternehmens, sind Software und immer besser werdende CAD-Programme in der Werkzeugentwicklung heute existenziell. „Eine Software wie beispielsweise Solidworks erlaubt es uns, mit fast allen elektronischen 3D-Zeichnungen DXF-Daten von unseren Kunden in unserem PDM-System ( Product Data Management) schnell und weltweit zu bearbeiten. Konstruktion und Fertigungszeiten werden hierdurch wesentlich verringert“, sagt er. Dies sei für das global agierende Unternehmen mit Produktionsstätten in verschiedenen Ländern ein wichtiger Punkt.

Normalien sorgen für schnellen Werkzeugbau

Normalien helfen dem Werkzeugbauer, in einem kürzeren Zeitraum wirtschaftlich Werkzeuge bauen zu können. „Dies ist in der heutigen Zeit die Grundlage zur kostenoptimierten Fertigung. Daher bietet Zecha Stanznormalien auch ab Lager an, so dass der Kunde in kürzester Zeit zu den Platten, die er bestellt, auch Aktivteile planmäßig zur Verfügung hat“, sagt Arndt Fielen.

Der Werkzeugbauer Fischer kauft die Normalien zu. „Der Kunde entscheidet in der Regel über die zu verwendenden Normalien. Normalien spielen für die Kosten, die Funktion und die Lieferzeit eine wichtige, aber keine entscheidende Rolle. Der Einsatz von vielen Normalien führt zur Lean Production im Werkzeugbauunternehmen, wobei die Individualität der Werkzeuge den Einsatz von Normalien schnell Grenzen setzt“, erläutert Fischer den zu meisternden Entscheidungsspagat.

„Normalien sind bereits in der Angebotsphase zur exakten Werkzeugkalkulation unentbehrlich. Steinel bietet hier nicht nur die Lieferung zum genau definierten Termin an, sondern sieht sich als Dienstleister für die Stanz- und Umformtechnik durch eine anwendungstechnische Beratung“, unterstreicht Muckenfuß. Durch den Einsatz von CAD-Daten in nahezu allen Formaten werde der Konstrukteur optimal unterstützt. Und die Austauschbarkeit der Normalien sei durch die wiederholgenaue Fertigung gewährleistet.

Fokussiert auf schnelle Rüstzeiten und Flexibilität

Mit Blick auf den Anwender sind schnelle Rüstzeiten ein wichtiges Thema. „Durch einen modularen, standardisierten Werkzeugaufbau werden die Werkzeuge schnell und sicher auf der Produktionsmaschine aufgerüstet. Der Austausch von Einzelteilen bei einem möglichen Werkzeugschaden muss daher bereits in der Werkzeugauslegung berücksichtigt werden. Durch den Wechsel eines vorhandenen Schwestermoduls kann dann auf der Maschine weiterproduziert werden, während das erste Werkzeugmodul in Stand gesetzt wird“, erklärt Muckenfuß.

„In unseren Systemwerkzeugen für die verschiedenen Werkzeugsysteme ist es wichtig, dass Werkzeuge, also Stempel, Abstreifer und Matrizen, schnell und wenn möglich ohne zu Hilfename von anderen Werkzeugen, gewechselt werden können“, ergänzt Neumann. Gleichfalls werde bei Wilson Tool großes Augenmerk auf die Standzeit der Werkzeuge gelegt, damit die Stillstands-Zeiten minimiert werden. „Das erreichen wir durch spezielle Werkzeugstähle und/oder durch Beschichtungstechnologien.“

Neben den Rüstzeiten spielt auch die Flexibilität der Werkzeuge eine wichtige Rolle. „Werkzeuge sollten auf verschiedenen Maschinen prozesssicher fertigen können. Durch den Einsatz von standardisierten Werkzeugaufbauten können die Werkzeuge dann auf unterschiedlichsten Anlagen schnell auf- und umgerüstet werden“, sagt Muckenfuß. Fischer ergänzt: „Wenn eine konstruktive Möglichkeit besteht, können auch Folgeverbundwerkzeuge für Teilefamilien ausgelegt werden. Mit geringem Umbauaufwand sollte das Werkzeug dann für unterschiedliche aber recht ähnliche Teile zum Einsatz kommen können, denn in der Regel wird mit einem Folgeverbundwerkzeug nur ein Bauteil gefertigt.“

Laut Neumann wünschen sich die meisten Kunden flexible Werkzeugsysteme, die ihnen eine maximale Werkzeugstandzeit ermöglichen. Auch die laufenden Verbrauchskosten sollten auf ein Minimum reduziert werden. Das bedeute, dass im Bedarfsfall wirklich nur der Stempel- beziehungsweise Matrizeneinsatz ersetzt werde und nicht die ganze Stempeleinheit.

Einig sind sich die Werkzeugbauer darüber, dass es eine Reihe von Features gibt, die dem Anwender das tägliche Business leichter machen. Dies sind beispielsweise servicefreundliche Werkzeuge, die Verwendung von Schneideinsätzen anstelle von großen Schneidplatten, ein robuster stabiler Werkzeugaufbau, um den allgemeinen Werkzeugverschleiß positiv zu beeinflussen oder der Einsatz von Sensorik zur Überwachung der wichtigsten Funktionen wie Vorschubkontrolle, Eliminierung von Blechdopplung oder Gewährleistung des Teileauswurfs. Zudem sollte ein Werkzeug leicht und schnell einzustellen sein, beispielsweise für unterschiedliche Winkellagen oder eine schnelle Werkzeuglängen-Verstellung. Und durch den Einsatz eines standardisierten Modulsystems werden letztendlich die Kosten bereits in der Konstruktion reduziert. Bei der Herstellung der Werkzeuge kann dabei auf Normalien zurückgegriffen werden. Außerdem kann die Beschichtung von Aktivelementen die Standmenge der Einzelteile um ein Vielfaches erhöhen.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Fachredakteurin für Wirtschaft und Technik