Das Rotations-Stanzverfahren verbindet hohe Fertigungsleistung und -qualität mit niedrigem Energieverbrauch. Verglichen mit dem herkömmlichen Hubstanzen ist es um das Vier- bis Fünffache wirtschaftlicher.
Dipl.-Ing. Christoph Baust ist Geschäftsführer der Baust GmbH Werkzeugtechnik in Langenfeld, Dipl.-Ing. Michael Schweitzer ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg) der Technischen Universität München
Mit einem neuartigen Stanzverfahren – dem Rotationsstanzen – lässt sich 20 bis 400 mm breites und bis zu 3 mm dickes Blechband wesentlich rationeller verarbeiten als bisher. Das von der Baust GmbH Werkzeugtechnik, Langenfeld/Rheinland, entwickelte Verfahren ermöglicht Stanzgeschwindigkeiten von über 100 m/min – gegenüber 10 bis 40 m/min beim konventionellen Hubstanzen.
Zu den weiteren Vorteilen des Rotationsstanzens gehören
– hohe Präzision,
– deutlich reduzierte Nebenzeiten,
– die problemlose Integration in größere Fertigungskomplexe,
– Personaleinsparungen von bis zu 50 % sowie
– eine um das Vier- bis Fünffache gesteigerte Wirtschaftlichkeit.
Rotations-Stanzmaschinen arbeiten mit einem walzenförmigen Stempel- und Matrizenring. Diese sich drehenden Werkzeuge sitzen auf servomotorisch angetriebenen Achsen. Durch die rotierende Bewegung kämmen die beiden im Gleichlauf angetriebenen Stanzachsen ineinander ein. Die vorgegebenen Stempel- und Matrizenformen treffen durch die Radiengeometrie von oben und unten punktgenau auf das Blechband auf. Bei der Gleichlaufstanzung ergibt sich ein Schereffekt, durch den sich ohne großen Kraftaufwand viele aufeinander folgende Lochungen in Rund-, Lang- oder Profilform erzeugen lassen. Stoppvorgänge für Leerhübe, wie sie beim Hubstanzen üblich sind, entfallen.
Das Rotationsverfahren eignet sich zum Lochen und Prägen von Stahl, Edelstahl, NE-Metallen wie Aluminium, verzinktem Band und Titanzink. Hergestellt werden können unter anderem Kabelkanäle und -tragsysteme, Leitungsführungssysteme, Regal- und Pfostenträger, Profilbänder und -schienen sowie Rolladen- und Zierprofile.
Ein Praxis-Beispiel zeigt, wie sich mit Hilfe des Rotationsstanzens der Fertigungsprozess in einem Großbetrieb wesentlich wirtschaftlicher gestalten ließ. Das Unternehmen fertigt im Bereich der Verbindungs- und Befestigungstechnik aus verzinktem Blech oder Edelstahlblech vom Coil Fertigprofile für die Elektro-Installationstechnik.
Die Stanzerei und die Profiliererei des Unternehmens befanden sich zwar am gleichen Ort, jedoch 10 km voneinander entfernt. Da die verwendeten Hubstanzautomaten deutlich langsamer arbeiteten als die Profilieranlage, wurden halbfertige Stanzprodukte auf Vorrat gefertigt. Erst wenn ein großes Lager mit diesen Teilen gefüllt war, lohnte sich die Weiterverarbeitung in der Profiliererei.
Die Koordination der beiden Bearbeitungsgänge an den beiden Fertigungsstätten erforderte eine exakt abgestimmte Planung und Arbeitsvorbereitung, um Stillstandzeiten und Leerlauf zu vermeiden. Für den Transport der sperrigen Stanzteile von einem Werk zum anderen musste die Lkw-Logistik stets fein abgestimmt sein, um unnötige Maschinenstillstandzeiten zu vermeiden.
Die missliche Situation verbesserte ein Rotations-Stanzsystem, das mit gleich hoher Geschwindigkeit wie die Profilieranlage arbeitete. Deren Maximal-Geschwindigkeit liegt bei etwa 60 m/min, wenn Teillängen von 2000 bis 6000 mm gewünscht sind. Da das neue Stanzsystem ebenso schnell arbeitete, konnte es der Profilieranlage unmittelbar vorgeschaltet werden.
Bei kontinuierlicher Materialzufuhr ab Coil wird das Blech nun im Endlosverfahren vollautomatisch gelocht und unmittelbar anschließend profiliert. Die Nebenzeiten wurden verkürzt, da die typischen Maschinenstillstandzeiten des Stop-and-go-Verfahrens entfallen. Die Produktivität stieg um das Vier- bis Fünffache. Die Anlage wird nur von einer Fachkraft bedient, die beide Fertigungsprozesse überwacht.
Hinzu kommt ein deutlich verringerter Platzbedarf: Das Rotations-Stanzsystem benötigt nur etwa ein Fünftel der Stellfläche eines Hubstanzautomaten. Die platzintensive Lagerung der halbfertigen Stanzteile und der kostenintensive Transport von einem Werk zum anderen erübrigen sich.
Durch die Zusammenlegung des Produktionsprozesses verminderten sich die Kosten für Planungs- und Arbeitsvorbereitung. Die Reduktion des Maschinenparks und die Langlebigkeit der Werkzeuge wirkte sich positiv auf die Investitionskosten aus.
Der Einsatz des Rotations-Systems brachte weitere Vorteile:
– Verbesserte Produktqualität durch eine Fertigungsgenauigkeit im Zehntel- Millimeter-Bereich.
– Kurze Rüstzeiten durch den Einsatz von Werkzeugwechsel-Kassetten. In wenigen Minuten kann von einem Produkt auf ein anderes umgerüstet werden.
– Niedrigerer Energieverbrauch durch eine fünfmal geringere Antriebsleistung.
Die Forschungsabteilung von Baust konnte auch die Qualität der gestanzten Löcher gegenüber dem Hubstanzen verbessern. Die Optimierung der Schnittspaltgeometrie ermöglicht ein teilungsgenaues Lochen bei nahezu gratfreiem Schnitt. Resultat: ein besseres Stanzprodukt bei reduziertem Maschineneinsatz.
Nachdem der Prototyp erfolgreich arbeitete, bezog der Großbetrieb in rascher Folge fünf weitere Rotations-Systeme. Deren Investitionskosten amortisierten sich schnell. Das ursprüngliche Ziel, die Stanz- an die Profiliergeschwindigkeit anzugleichen, wurde inzwischen deutlich übertroffen: Gestanzt wird mit über 100 m/min. Für das Tempo des Fertigungsvorgangs ist jetzt die in der Regel geringere Geschwindigkeit der Profilieranlage maßgebend.
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