Stamping: Stanz- und Umformtechnik
bei M. MÜTZE

Das Stanzen zählt zu den spanlosen Fertigungsverfahren und umfasst mehrere Schneide-, Form- und Umformverfahren. Es wurde bereits Ende des 19. Jahrhunderts eingeführt und konnte sich schnell etablieren. Es bildete bei der Herstellung von Metallteilen eine zwar etwas weniger hochwertige, aber wesentlich raschere Alternative zum Schmieden. Zunächst wurden Fahrradteile, bald darauf Automobilteile auf verschiedene Weise gestanzt.

Heute existieren etliche Verfahren und Maschinen beim Stanzen, mit denen ein exaktes Zerteilen, Umformen oder Fügen möglich ist. Um individuelle Metallteile adäquat herstellen zu können, benutzen wir spezielle Stanzwerkzeuge beziehungsweise Schneid- und Umformwerkzeuge. Im Rahmen eines kalten Umformprozesses entstehen neue Formen über Ziehen, Biegen, Stauchen und Stanzen. Dies geschieht einzeln oder in einer kombinierten Variante mit Folgeverbundwerkzeugen.

Wir greifen in unserem Unternehmen nicht auf gängige Werkzeuge oder Stanzmaschinen und -pressen zurück. Um immer neue Herausforderungen angehen zu können, setzen wir auf eine enge Zusammenarbeit mit Forschung und Entwicklung. Der moderne Maschinenbau erlaubt es, mittels eigens für unsere Zwecke entwickelten, hochmodernen Anlagen zu arbeiten. Wir sprechen hierbei von Highend-Stanzautomaten und Pressen, die von uns selbst mit entwickelt wurden.

Mit Stanztechnik auf diesem Niveau erreichen wir mehrere positive Effekte. Erstens ist die Qualität der hergestellten Werkstücke, unabhängig von der Stückzahl, sehr hoch. Zweitens erlaubt es uns die Effizienz der Maschinen, die Stückkosten niedrig zu halten. Drittens arbeiten unsere Stanzwerkzeuge so, dass der Verschleiß auf einem möglichst niedrigen Level stagniert. So ist ein kontinuierliches und langes Arbeiten bei Spitzenqualität möglich.

Ehe wir uns einigen technischen Details rund um das Stanzen und diverser Verfahren widmen, gehen wir der Frage nach, wo Stanzteile überall benötigt werden. Wie oben zu lesen, erlauben Stanzverfahren die rasche Herstellung von immer komplizierter werdenden Teilen. Dabei kann es sich nach dem Stanzen um fast fertige Artikel handeln. Haushaltswaren oder Campingzubehör, etwa einfaches Besteck, Töpfe und mehr, sind schon mit einfachen Maschinen realisierbar.

Wir haben uns mit unseren Maschinen auf komplexe Teile konzentriert, mit denen auch Material bis zu einer Dicke von 6 Millimetern bearbeitet werden kann. Charakteristische Bauteile für den Fahrzeug- oder Flugzeugbau sind ebenso denkbar wie Medizinprodukte oder spezielle Verpackungen für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Das moderne Stamping bedient etliche Felder der Industrie und ist aus der zügigen Produktion bestimmter Metallteile und -formen nicht mehr wegzudenken.

Das Fügen ist eine Fertigungstechnik, bei der mindestens zwei Werkstücke miteinander verbunden und zusammengebracht werden. Dabei kann es sich um Einpressen, Falzen oder Nieten handeln. Die separaten Stücke lassen sich fest oder beweglich an einer Fügestelle verbinden. Neben den zwei oder mehr Feststoffen können auch sogenannte „formlose Stoffe“ mitverarbeitet werden. Damit sind in aller Regel Klebstoffe gemeint.

Beim Umformen werden sehr unterschiedliche Ergebnisse herbeigeführt. Das Ziel ist eine bestimmte Formveränderung des Werkstücks, die mittels spezieller Werkzeuge oder Maschinen erreicht wird. Häufig dienen diverse Biegewerkzeuge diesem Zweck.

Zerteilen gilt als spanloses Trennverfahren, das in zwei Bereiche unterschieden wird: Keilschneiden und Scherschneiden. Letzteres ist eines der typischen Trennverfahren beim Stanzen. Die Werkstoffe werden durch Schnitte zerteilt, wobei die Lage der Schnittlinie wiederum unterschiedliche Fertigungsverfahren ermöglicht. Wir listen sie Ihnen hier kurz auf.

Möglichkeiten des Scherschneidens:

• Abgratschneiden
• Abschneiden
• Ausklinken
• Ausschneiden
• Beschneiden
• Einschneiden
• Lochen
• Nachschneiden
• Trennschneiden

Weitere Maßnahmen bei der Stanzvorbereitung:

• Werkzeugaufbauart beachten
• Qualität der Schnittflächen, Schneidspalt etwa 2 bis 5 Prozent der Werkstoffdicke
• Hilfsmittel: Winkelprüf- und Höhenmessgerät
• Größe des Schneidspalts entscheidend für: Oberflächengüte, Schneidkraft, Maßgenauigkeit und Werkzeugverschleiß

1. Den Lochstempel aufsetzen

Mit dem Aufsetzen des Lochstempels entsteht der erste Kontakt zwischen Stempelscheide und dem zu stanzenden Material. Recht kurze Schläge genügen, um ungerichtete Druck- und Biegespannungen entstehen zu lassen. Folgend beginnt sich das Material des Bauteils unterhalb der Stempelschneide zu wölben.

2. Schnitt

Ab einem gewissen Punkt ist der Druck des Lochstempels so groß, dass die Streckgrenze des Materials erreicht ist. Die Stempelscheide dringt in die Oberfläche des Bauteils ein – es schneidet. Durch den Schneidspalt kann der Stempel den Butzen wie gewünscht biegen. Im Lochstempel steigt die Druckspannung immer weiter an, da sich während des Prozesses eine Vakuumtasche zwischen Butzen und Stempelscheide gebildet hat.

3. Bruch

Schließlich ist die Grenze der Zugfestigkeit des Materials erreicht und durch Deformierung und Streckung kommt es zum Riss zwischen Stempel-Schneidkante und Matrize. Die Bruchflächen treten sowohl im Loch als auch auf der Außenseite des Butzens hervor.

4. Durchbruch

Der Butzen bricht schlagartig heraus und die aufgebaute Druckspannung nimmt schlagartig ab. Dieser Vorgang wird auch als Schnittschlag bezeichnet. Wie massiv der Schnittschlag ausfällt, hängt unter anderem von der Festigkeit des Stanzmaterials ab.

5. Endlage

Nachdem das Werkzeug die untere Endlage eingenommen hat, sollte der Lochstempel lediglich 0,5 bis 0,7 Millimeter in die Matrize vorgedrungen sein. Fällt der Wert höher aus, würde auch die Abnutzung zunehmen. Außerdem könnte der Butzen beim Rückzug des Stempels aufgrund des Vakuums mit hochgezogen werden.

6. Rückzug

Dies sollte idealerweise nicht passieren. Allerdings ist es erfahrungsgemäß so, dass rund zwei Drittel der Stempelabnutzung während des Rückzuges auftreten. Je größer der Schneidspalt, umso kleiner diese Abnutzung. Zu einer geringeren Abnutzung trägt obendrein unsere Optimierung der Anlagen bei. Eine weitere Sicherheitsmaßnahme gegen das Hochziehen des Butzens ist ein sogenannter Abdruckstift. Er ist an der Stempelscheide innen montiert.