Was ist Metallstanzen? Den Blechstanzprozess verstehen

Die Metallstanzung ist ein Fertigungsverfahren, mit dem Metallteile geformt werden, die in Alltagsprodukten wie Autos, Haushaltsgeräten, Elektronik und Medizintechnik zum Einsatz kommen. In dieser Einführung zeigen wir Ihnen, wie dieses Verfahren Innovationen in verschiedenen Branchen vorantreibt und warum es für die Massenproduktion zuverlässiger Metallteile unerlässlich ist.

Grundlagen der Metallprägung

Metallprägen ist eine Herstellungsprozess Dabei werden Metallbleche oder -spulen mithilfe einer Presse und spezieller Werkzeuge in definierte Formen gebracht. Der Prozess kann mehrere Arbeitsschritte umfassen, wie zum Beispiel:

• Ausblenden – Ausschneiden der Grundform aus einem Blatt
• Schläge – Löcher oder Ausschnitte erstellen
• Biegung – Winkel oder Kurven bilden
• Prägung – Erhebungen oder Vertiefungen von Oberflächenmerkmalen

Diese Umformprozesse erfolgen unter hohem Druck, oft im kalten Zustand, um die Materialfestigkeit und Präzision zu erhalten. Dieses Metallumformverfahren wird als “Kaltumformung” bezeichnet und ist das gängigste Verfahren. Für spezielle Anwendungen wird jedoch auch “Warmumformung” eingesetzt.

Moderne Stanzverfahren computergesteuerte Pressen Und Präzisionswerkzeuge Um hohen Leistungsstandards gerecht zu werden, ermöglichen Automatisierung und digitales Design heute schnellere Einrichtung, höhere Genauigkeit und geringere Produktionskosten.

Wichtige Metallstanzverfahren

Stanzen und Lochen

Stanzen und Lochen sind oft die ersten Schritte beim Metallstanzen. Ausblenden Aus einem größeren Blech werden flache Stücke, sogenannte Rohlinge, geschnitten. Diese Rohlinge dienen als Basis für spätere Umformvorgänge. Dabei werden Matrize und Stempel verwendet, um das Metall sauber zu schneiden und so Teile mit präzisen Kanten und minimalem Verschnitt herzustellen.

Piercing Beim Stanzen werden mit ähnlichen Werkzeugen Löcher oder Öffnungen im Rohling erzeugt. Dabei wird unerwünschtes Material entfernt, anstatt eine neue Form zu erzeugen. Um die Effizienz zu steigern, führen Hersteller das Stanzen und Lochen oft im selben Pressvorgang durch.

Werkzeugausrichtung, Matrizenspiel und Materialstärke bestimmen die Kantenqualität und Maßgenauigkeit. Diese Prozesse nutzen hochfesten Werkzeugstahl und geeignete Schmierung, um Verschleiß und Gratbildung zu reduzieren. Dies ist unerlässlich für die Herstellung gleichbleibender Teile in der Automobil-, Haushaltsgeräte- und Elektronikindustrie.

Biegen und Bördeln

Biegung Das Biegen verändert die Form von Metallblechen, ohne deren Dicke zu verändern. Dabei wird mithilfe eines Stempels und einer Matrize Kraft entlang einer geraden Linie ausgeübt, um Winkel oder Kurven zu formen. Der Prozess hängt von der Duktilität des Materials, dem Biegeradius und der Presskraft ab.

Flanschen Die Kante eines Bauteils wird verlängert, indem sie in einem bestimmten Winkel, oft 90 Grad oder weniger, gebogen wird. Dies verstärkt die Kanten, verbessert die Passgenauigkeit und ermöglicht die Verbindung von Bauteilen mit anderen Komponenten.

Sowohl Biegen als auch Bördeln erfordern eine sorgfältige Kontrolle der Rückfederung, also der Tendenz des Metalls, leicht in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Die Bediener passen die Werkzeuggeometrie an oder nutzen Überbiegen, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Stanzen und Prägen

Schläge Das Stanzen entfernt Material von einer Platte, um Löcher, Schlitze oder Formen zu erzeugen. Dabei werden Stempel und Matrize ähnlich wie beim Lochen verwendet, jedoch oft mit höheren Geschwindigkeiten für sich wiederholende Muster. Dieses Verfahren ermöglicht die Serienfertigung mit engen Toleranzen.

Prägung Das Pressen von Metall unter extremem Druck ermöglicht die Formgebung feiner Details oder die Anpassung der Wandstärke. Es verfeinert die Oberflächenbeschaffenheit und erhöht die Maßgenauigkeit, indem es das Material in den Formhohlraum presst.

Prägen wird häufig zur Herstellung von geprägten Logos, Kontaktpunkten und Präzisionsscheiben eingesetzt. Es beseitigt außerdem Grate und scharfe Kanten und reduziert so den Nachbearbeitungsaufwand. Stanzen und Prägen zusammen gewährleisten die erforderliche Genauigkeit für elektrische Steckverbinder, Befestigungselemente und dekorative Bauteile.

Prägen und Tiefziehen

Prägung Das Verfahren hebt oder vertieft bestimmte Bereiche von Blechen, um Texturen, Muster oder Kennzeichnungen zu erzeugen. Dabei werden passende Stempel und Matrizes verwendet, die das Material in die gewünschte Form pressen, ohne es zu schneiden. Das Verfahren verbessert die Optik und kann die Steifigkeit dünner Bleche erhöhen.

Tiefziehen Das Verfahren formt flache Rohlinge zu Hohl- oder becherförmigen Teilen. Dabei wird das Metall mithilfe eines Stempels in einen Formhohlraum gedehnt, während der Materialfluss durch einen Niederhalter gesteuert wird. Dieses Verfahren eignet sich ideal für die Herstellung von Kraftstofftanks, Dosen und Küchenspülen, die häufig aus duktilen Werkstoffen wie Aluminium und Edelstahl gefertigt werden.

Werkstoffe für Metallstanzvorgänge

Gängige Metallarten

Hersteller verwenden häufig Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Messing für die Metallstanzung. Jedes Verfahren bietet je nach Anwendung spezifische Vorteile.

• Kohlenstoffstahl ist robust, preiswert und leicht zu formen, wodurch es sich für Automobil- und Industrieteile eignet.
• Hochfester niedriglegierter Stahl (HSLA) bietet Festigkeit, ohne viel Gewicht hinzuzufügen.
• Edelstahl bietet Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit für Lebensmittel-, Medizin- und Schiffskomponenten.
• Aluminium Es ist leicht und korrosionsbeständig und eignet sich daher ideal für den Transport- und Luftfahrtbereich.
• Kupfer und Messing bieten eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit für Elektronik- und HLK-Bauteile.

Andere Metalle wie Titan, Nickellegierungen und Zinklegierungen Sie kommen in speziellen Anwendungsbereichen vor, in denen Hitzebeständigkeit, Festigkeit oder komplexe Formen erforderlich sind.

Materialeigenschaften und Eignung

Das beste Material hängt von der mechanische Eigenschaften Für das Bauteil erforderlich. Festigkeit, Duktilität und Härte beeinflussen, wie sich ein Metallblech unter Druck verformt.

Formbarkeit Sie bestimmt, wie leicht sich ein Metall biegen oder dehnen lässt, ohne zu brechen. Weichere Metalle wie Aluminium und kohlenstoffarmer Stahl lassen sich gut formen, während härtere Legierungen unter Umständen mehr Kraftaufwand oder Spezialwerkzeuge erfordern. Es ist jedoch zu beachten, dass innerhalb jeder Metallart bestimmte Güteklassen und Härtegrade unterschiedliche Formen annehmen können.

Korrosionsbeständigkeit Dies ist relevant, wenn Bauteile Feuchtigkeit oder Chemikalien ausgesetzt sind. Edelstahl und beschichtete Stähle schützen vor Rost, während Aluminium von Natur aus oxidationsbeständig ist.

Leitfähigkeit ist wichtig für elektrische Bauteile, weshalb Kupfer und Messing die bevorzugten Werkstoffe sind. Gewicht Auch die Auswahl wird beeinflusst; leichtere Metalle reduzieren die Gesamtmasse des Produkts und den Energieverbrauch.

Durch die Berücksichtigung dieser Faktoren wird sichergestellt, dass gestanzte Metallbauteile sowohl die Leistungs- als auch die Kostenziele erfüllen.

Blechumformmaschinen und -produktion

Metallstanzwerkzeuge und Werkzeugtypen

Ein Stanzwerkzeug ist ein Spezialwerkzeug, das in einer Presse zum Schneiden oder Umformen von Metallblechen in bestimmte Formen verwendet wird. Es besteht aus zwei Hauptteilen: dem Werkzeugsatz (unterer Teil) und dem Stempel (oberer Teil). Zusammen bestimmen sie Form und Abmessungen des fertigen Teils.

Gemeinsam Arten von Stanzwerkzeugen enthalten:

Jeder Werkzeugtyp deckt unterschiedliche Produktionsanforderungen ab. Folgeverbundwerkzeuge werden häufig für Großserien eingesetzt, während Einzelstationswerkzeuge für einfachere Teile oder Kleinserien geeignet sind.

Arten von Stanzpressen

Stanzpressen Sie liefern die Kraft, die zum Formen von Blechen mithilfe von Werkzeugen benötigt wird. Es gibt zwei Haupttypen: mechanische und hydraulische Pressen. Mechanische Pressen ermöglichen gleichmäßige, schnelle Hübe und eignen sich daher ideal für die Serienfertigung. Hydraulische Pressen nutzen Flüssigkeitsdruck für eine präzisere Steuerung und werden bevorzugt für dickere oder komplexere Teile eingesetzt.

Hochgeschwindigkeitspressen Sie arbeiten mit deutlich höheren Hubzahlen – oft Hunderten von Hüben pro Minute. Sie nutzen fortschrittliche Zuführsysteme, die Metallspulen schnell und präzise durch die Matrize transportieren. Diese Pressen sind in der Automobil- und Elektronikfertigung weit verbreitet, wo kleine, detailreiche Bauteile in großen Stückzahlen produziert werden müssen.

Mehrfach- und Folgeprägeverfahren

Mehrfachstempelung Das Verfahren nutzt mehrere bewegliche Schlitten, die das Metall aus verschiedenen Winkeln bearbeiten. Diese Anordnung ermöglicht komplexe Biegungen und Formen in einem einzigen Arbeitsgang. Dadurch wird der Bedarf an Nachbearbeitung reduziert und auch komplizierte Geometrien lassen sich effizient bearbeiten.

Folgeverbundstanzen Dabei wird ein Metallstreifen durch eine Reihe von Werkzeugen geführt, wobei jede Station eine spezifische Aktion wie Stanzen, Biegen oder Schneiden ausführt. Die letzte Station erzeugt ein fertiges Teil. Dieses Verfahren ist effizient für die kontinuierliche Fertigung und gewährleistet enge Toleranzen bei Tausenden identischer Teile. Im Gegensatz dazu, Transferstempel verwendet ein separates mechanisches System, um einzelne Teile von einer Station zur nächsten zu transportieren.

Beide Verfahren verbessern die Materialausnutzung und reduzieren die Bearbeitungszeit. Sie werden häufig für Verbinder, Halterungen und kleine mechanische Teile eingesetzt, bei denen Präzision und Wiederholgenauigkeit unerlässlich sind.

Präzisionsstanztechniken

Präzisionsstanzen Der Fokus liegt auf der Erzielung extrem enger Toleranzen und glatter Oberflächen. Häufig werden Feinstanzverfahren, Mikrostanzen oder servogesteuerte Pressen eingesetzt, um die Kontrolle über Druck und Bewegung zu optimieren. Diese Techniken ermöglichen saubere Kanten und genaue Abmessungen ohne zusätzliche Nachbearbeitungsschritte.

Hersteller verwenden CAD (Computergestütztes Design) Und CAM (Computergestützte Fertigung) Um die Konsistenz zu gewährleisten, verwenden Ingenieure CAD-Software, um Werkzeuge zu modellieren, Materialverformungen zu simulieren und Toleranzen vor der Produktion zu überprüfen. CAM-Software wandelt diese digitalen Konstruktionen anschließend in Maschinenanweisungen für die Werkzeugherstellung um. Diese Integration reduziert Konstruktionsfehler und beschleunigt die Werkzeugproduktion.

Mithilfe von 3D-Modellierung können Ingenieure Werkzeugsätze visualisieren und Layouts für einen effizienten Materialfluss optimieren. In Kombination mit Computersimulationen helfen sie, Verschleißstellen vorherzusagen, die Genauigkeit zu verbessern und die Durchlaufzeiten in der Werkzeugherstellung zu verkürzen.

Qualitätskontrolle und Nachbearbeitung

Inspektion und Qualitätssicherung

Die Qualitätskontrolle in der Metallverarbeitung beginnt mit Inspektion und Prüfung in mehreren Produktionsphasen. Techniker verwenden Werkzeuge wie Messschieber, Mikrometer und Koordinatenmessmaschinen (KMM), um die Abmessungen und Toleranzen der Teile zu überprüfen.

Prozessbegleitende Qualitätskontrolle (IPQC) Kontrollen helfen, Abweichungen frühzeitig zu erkennen und so große Mengen fehlerhafter Teile zu vermeiden. Statistische Prozesskontrollkarten (SPC-Karten) werden häufig verwendet, um Produktionsdaten zu erfassen und die Prozessstabilität zu gewährleisten.

Ein typischer Inspektionsplan kann Folgendes beinhalten:

Eine konsequente Dokumentation der Ergebnisse unterstützt die Rückverfolgbarkeit und die Einhaltung von Branchenstandards wie ISO 9001.

Abschluss- und Nachbearbeitungsschritte

Nach dem Stempeln und der Prüfung benötigen die Teile oft weitere Bearbeitungsschritte. Nachbearbeitung Zur Verbesserung der Oberflächenqualität und -leistung werden üblicherweise folgende Bearbeitungsschritte durchgeführt: Entgraten, Polieren, Galvanisieren und Beschichten. Diese Verfahren entfernen scharfe Kanten, verbessern die Korrosionsbeständigkeit und bereiten Bauteile für die Montage oder Lackierung vor.

Wärmebehandlung Sie können auch zur Verstärkung des Metalls oder zum Abbau innerer Spannungen beim Stanzen eingesetzt werden. Reinigungsverfahren wie Ultraschallreinigung entfernen Öle und Produktionsrückstände.

Die Hersteller wählen die Oberflächenbehandlungsverfahren je nach Funktion und Material des Bauteils. So werden beispielsweise Edelstahlteile passiviert, während Aluminiumkomponenten zum besseren Schutz und für ein ansprechenderes Aussehen eloxiert werden können.

Anwendungen der Metallstanzung

Wahl von Moldie für Metallstanzdienstleistungen

Die Auswahl eines zuverlässigen Metallstanzdienstleisters erfordert die Bewertung der technischen Kompetenz, der Qualitätskontrolle und der Anpassungsmöglichkeiten. Ein qualifizierter Anbieter nutzt fortschrittliche Konstruktions- und Fertigungstechnologien Um gleichbleibende Ergebnisse zu gewährleisten, sollten Käufer vor der Bestellung die Zertifizierungen, Produktionskapazitäten und Toleranzgrenzen des Unternehmens prüfen und sich diesbezüglich mit dem Unternehmen in Verbindung setzen.

Etablierte Produktionsprozesse und Erfahrung, Zusammen mit einem starken Kundenservice und klarer Kommunikation tragen sie dazu bei, die Designziele mit den Fertigungsergebnissen in Einklang zu bringen. Einige Anbieter bieten zudem Prototypenentwicklung und Serienfertigung an, sodass Kunden effizient testen und skalieren können.

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Häufig gestellte Fragen

Welche wichtigen Konstruktionsüberlegungen sind bei der Herstellung eines Teils für die Metallstanzung zu beachten?

Bei der Konstruktion eines Stanzteils sollte der Fokus auf Faktoren wie Materialauswahl, Biegeradien (um Risse zu vermeiden), Loch- und Kerbgrößen (im Verhältnis zur Materialstärke) und die Einbeziehung von Merkmalen wie Rippen oder Sicken zur Verstärkung des Teils gelegt werden.

Wie entscheide ich mich zwischen einer Folgeverbundpresse und einer Transferpresse?

Die Wahl des Verfahrens hängt oft von der Größe und Komplexität des Bauteils ab. Folgeverbundwerkzeuge eignen sich ideal für kleinere, flachere Teile, die auf einem Metallband durch mehrere Stationen transportiert werden können. Transferpressen sind besser geeignet für größere Teile oder solche, die eine ausgeprägte 3D-Umformung erfordern, da ein mechanisches System das Bauteil von einer Station zur nächsten transportiert und es so vom Trägerband löst.