UMFORMtechnik (Blech)

 
 
   

Stanzen und Feinschneiden statt Drehen, Bohren, Fräsen

Auch wenn bei vielen Konstrukteuren der Schwerpunkt auf der spanenden Fertigung liegt, ist es lohnend, einmal über den Tellerrand zu schauen. Denn darüber, was die spanlose Metallbearbeitung zu bieten hat, wird viel zu selten nachgedacht. Mit anderen Worten: Bares Geld wird liegengelassen.

Nur wenige Kriterien müssen erfüllt sein, um ein Drehteil stanzen oder feinschneiden zu können: Der Werkstoff muss in Ringform erhältlich und somit ein Walzprodukt sein - das aber ist in der Regel heute für jede Werkstoffgruppe und nahezu alle Materialanforderungen der Fall. Dann muss er die erforderliche Umformbarkeit aufweisen, also bestimmte Anforderungen an das Fließverhalten erfüllen. Bei der Etampa AG - Schweizer Hersteller für das Stanzen und Feinschneiden - wird dies durch geglühtes Rohmaterial erreicht. Dabei geschieht die eigentliche Verarbeitung in einem weichen Zustand, und das gestanzte oder feingeschnittene Teil wird im Anschluss bei Bedarf noch gehärtet.

Auch die Teilegeometrie ist wichtig. Es gibt einen Zusammenhang zwischen der Belastbarkeit der Werkzeuge und der Produktion etwa dann, wenn es um Lochdurchmesser geht. Hier wird unter anderem definiert, wie klein ein Loch sein kann, das in ein Material gestanzt wird, ohne dass der Lochstempel bricht. Auch Eigenheiten wie Stanzeinzug, Grat oder Schnittflächenausformung müssen hinreichend berücksichtigt und dem Stanzprozess angepasst werden. Last but not least kommt es auf die Materialdicke an. Marco Costa leitet bei Etampa Konstruktion und Neuwerkzeugbau: „Beim Stanzen können wir Materialdicken von 0,1 mm bis 4 mm, beim Feinschneiden von 0,5mm bis 7 mm problemlos verarbeiten. Wenn ein Kunde darüber nachdenkt, das Drehen durch das Stanzen oder Feinschneiden zu substituieren, dann gilt als Faustregel: Je dünner das Material, desto eher kommt eine Substitution in Betracht. Das liegt nicht zuletzt daran, dass bei der spanenden Fertigung oft hohe Kräfte einwirken, die die Geometrie der Teile beschädigen könnten“.

Bessere Materialausnutzung

Allerdings gelte es weitere Faktoren zu beachten, sagt Costa. Dies sei im Einzelfall Abwägungssache. Er nennt ein Beispiel: „Angenommen, ich ein fertige ein rundes Teil, Materialdicke 3 mm, und nutze dazu ein einfach fallendes Werkzeug. Wenn ich dann eine Scheibe mit einem sehr großen Loch aus einem Streifen schneide, also einen Kreisring produziere, dann haben wir als Stanzer zunächst eine suboptimale Materialausnutzung.“ Beim Dreher sehe das auf den ersten Blick anders an: Der kaufe sich in solch einem Fall ein Rohr. Da er den Innen- und Außendurchmesser bearbeiten und abstechen müsse, habe er an dieser Stelle weniger Materialeinsatz. „Aber“, gibt Costa zu bedenken, „wenn wir ein dreidimensionales Teil durch ein Ziehteil ersetzen und aus einer flachen, runden Platine eine Hülse oder Büchse formen, dann haben wir im Vergleich zum Drehen eine deutlich bessere Materialausnutzung, denn beim Drehen muss man bei dem genannten Beispiel ja fast aus dem Vollen schöpfen. Das Teil muss komplett ausgehöhlt werden, und das wiederum bedeutet, dass dabei wesentlich mehr Späne als bei der alternativen Fertigungsvariante Stanzabfälle produziert werden“.

Stanzen für hohe Stückzahl und Leichtbau

Lassen sich allgemeine Empfehlungen aussprechen, welche Teile in der spanenden Fertigung, vielleicht auch in welchen Industriezweigen, für die Substitution prädestiniert sind? Hans-Rudolf Haefeli, Inhaber und CEO bei Etampa: „Das Stanzen und das Feinschneiden sind in der Regel als Alternativen immer dann interessant, wenn es entweder um hohe Stückzahlen oder um das Gewicht der zu fertigenden Teile geht. Letzteres ist oft im Leichtbau der Fall, insbesondere im Bereich Automotive“. Hinzu komme, dass man je nach zu fertigendem Teil einen oder mehrere Prozessschritte einsparen könne: „Nehmen Sie als Beispiel einen Ventilsitz, wo die Kugel hineinkommt; der muss kalibriert werden, und das geschieht im Normalfall am Montageband. Bei uns wird dieser Arbeitsschritt direkt ins Folgeverbund-Werkzeug eingebaut und erspart somit einen weiteren Verarbeitungsschritt.“

Was die erforderlichen hohen Stückzahlen angehe, so seien diese eine rechnerische Voraussetzung, sagt Haefeli: Beim Stanzen ergäben sich dadurch, dass zunächst ein Werkzeug gefertigt werden müsse, höhere Einstiegskosten als beim Drehen. Allerdings: „Was man zusätzlich nicht außer Acht lassen darf, ist die Geschwindigkeit, mit der beim Stanzen oder Feinschneiden gefertigt werden kann. Wir haben Werkzeuge im Einsatz, die 8 oder mehr Kavitäten haben, und das bedeutet, dass bei jedem einzelnen Hub 8 oder mehr Teile herausfallen. Und wenn man dann noch die lange Lebenszeit der Werkzeuge bedenkt, ist man sehr schnell wieder im dunkelgrünen Bereich“. Beim Drehen hingegen werde im Schnitt alle zehn Sekunden ein Teil produziert: „Das ist dann schon ein mehr als deutlicher Unterschied“. Je nach Teileproduktion hätten sich die Gestehungskosten oft schon innerhalb weniger Monate amortisiert, resümiert Haefeli.

Gestehungskosten schnell amortisiert

„Wenn ich mich für die Umstellung von Drehen oder Fräsen auf Stanzen oder Feinschneiden entscheide, muss ich unbedingt auch die Teilefunktionen in der gesamten Baugruppe betrachten“,  merkt Costa an. Und zwar deshalb, weil die Schnittstellen zu den Kontaktpartnern oftmals nicht mehr ganz identisch sind. Allerdings, und das dürfe man keinesfalls unterschätzen, liegt hierin auch gleichzeitig ein Vorteil für zukünftige Projekte: „Wenn eine bestehende Teileproduktion auf dem Prüfstand steht, und wenn die Substitution generell ein Thema ist, dann sollte der Zusammenbau bereits in der Designphase mit thematisiert werden“. Dies sei übrigens ein wunderbares Beispiel für das Co-Engineering, unterstreicht Costa, das Etampa seinen Kunden anbiete und bei dem Teilebeschaffenheit mit allem, was dazu gehöre, von Anfang an gemeinsam festgelegt werden. „In die Substitutions- und damit in die Produktivitätsüberlegungen mit einfließen muss in jedem Fall der Umgang mit dem sogenannten Schrott, der bei der Produktion entsteht, und ich sage hier bewusst Schrott und nicht Ausschuss. Entgegen der landläufigen Annahme ist es so, dass beim Drehen weniger Späne entstehen und damit weniger Schrott anfällt als beim Stanzen. Bei uns sind es ja nicht Späne, die entstehen. Bei uns sind es Stanzgitter oder Stanzabfälle. Diese werden nach Güte und Klasse getrennt an einen Schrothändler verkauft und recycelt“. Das Besondere daran sei, dass die Schrottmenge von Beginn an Bestandteil des Teilepreises sei und dem Kunden gutgeschrieben werde. Das gelte speziell dann, wenn es sich um teure Werkstoffe handelt, also zum Beispiel um Kupfer, Cu-Legierungen oder Titan. Haefeli: „Diese Dinge müssen bereits im Angebot ausgewiesen werden und sind inzwischen zum wesentlichen Bestandteil der Auftragsvergabe geworden. Hier ist Transparenz gefordert“.

Geldwertes Einsparpotenzial

Kann er das positive Substitutionspotenzial abschätzen, und zwar als Weinzwang Situation für alle Beteiligten, also für die potenziellen Kunden und für sie als Hersteller? Haefeli muss nicht lang überlegen: „Ich bin fest davon überzeugt, dass bis zu 20% der Teile, die heute gedreht oder gefräst werden, gestanzt werden können, und zwar sowohl unter Material- als auch unter Geometriegesichtspunkten. Und wenn man sich dann vor Augen hält, dass die Stanzproduktion im Bereich 30+% günstiger sein wird, dann hat man auf beiden Seiten nur Gewinner. Die Einsparpotenziale sind beachtlich“.

Ute Zimmermann ist Journalistin in Wiesbaden

Etampa AG
Solothurnstraße 172
2540 Grenchen/Schweiz
Ansprechpartner ist Hans Rudolf Haefeli
Tel.: +41 32 6442121
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