Stanzen und Prägen sind zwei der effizientesten Bearbeitungsmethoden für Metalle bei hohen Stückzahlen. Die Prozessoptimierung beginnt bei der Werkzeugentwicklung und erstreckt sich bis zur Materialausnutzung und Zykluszeitsteuerung.

Stanzen und Prägen verwenden Matrizen-Stempel-Kombinationen, die in einem oder mehreren Hüben präzise Metallteile aus Blech, Aluminium, Kupfer oder anderen Metallarten herstellen.

Der größte Gewinn hinsichtlich Durchlaufzeit und Kosten pro Teil wird durch progressive Werkzeuge, Materialoptimierung und einen stabilen Pressprozess erzielt.

Prozessoptimierung im Presswerk ist nicht auf die Presse selbst beschränkt. Werkzeugkonstruktion, Bandbreite, Vorschubgenauigkeit und Pressgeschwindigkeit bestimmen gemeinsam die gesamte Prozessleistung.

Was ist der Unterschied zwischen Stampfen und Stanzen?

Stanzen ist das Trennen von Metall: das Ausschneiden einer Form aus Blech. Prägen ist das Umformen von Metall: das plastische Verformen von Metall zu einer dreidimensionalen Form ohne Materialabtrag.

In der Praxis werden beide Operationen oft in einem Werkzeug oder einer Fertigungsstraße kombiniert. Ein progressives Stanzen- und Umformwerkzeug führt mehrere Bearbeitungsschritte nacheinander aus, während der Metallstreifen schrittweise durch das Werkzeug geführt wird. Jeder Hub der Presse erzeugt ein (teilweise) bearbeitetes Teil. Am Ende des Streifens befindet sich ein vollständig fertiges Produkt.

Der Unterschied ist technisch relevant, weil er die Werkzeugauswahl, die Presskraft und die Materialeigenschaften beeinflusst:

• Stanzen (schneidend)schneiden, stanzen, ausschneiden. Material wird mittels Scherung getrennt
• Stampfen (verzerrt): Tiefziehen, Biegen, Pressen. Material wird plastisch durch Druck- und Zugspannung verformt.
• KombinationsprozesseFeinstanzen, Progressivstanzen, Transferstanzen. Diese kombinieren Trenn- und Umformschritte in einem Werkzeug oder einer Presslinie

Wie funktioniert ein progressives Werkzeug?

Ein progressives Werkzeug, auch als Seguierwerkzeug oder Progressive-Die bezeichnet, teilt den Produktionsprozess über mehrere aufeinanderfolgende Stationen innerhalb eines einzigen Werkzeugs auf, so dass jeder Pressenhub ein fertiges Teil ergibt.

Dies macht progressives Stanzen strukturell effizienter als einzelne Operationen, bei denen das Teil nach jedem Schritt manuell umpositioniert wird. Der Metallstreifen wird automatisch Schritt für Schritt über ein Rollen- oder Greiferzuführung zugeführt. Die Positionsgenauigkeit dieser Zuführung bestimmt direkt die Maßhaltigkeit des Endprodukts.

Vorteile von progressiven Werkzeugen gegenüber einzelnen Matrizen:

• Höherer Ertrag pro Stunde: jeder Pressvorgang liefert ein fertiges Bauteil, ohne Handgriffe zwischen den Bearbeitungsschritten
• Lagerhaltung von ArbeitskostenDer Prozess ist vollständig automatisiert, einschließlich der Zufuhr und des Abtransports von Band und Produkt
• Höhere Wiederholbarkeit: die Position des Streifens im Werkzeug ist mechanisch verriegelt über Pilotenstifte, was Abweichungen zwischen Schlägen minimiert
• Weniger Werkzeugwechsel: mehrere Operationen in einem Werkzeug reduzieren die Rüstzeit beim Produktionswechsel
• Kompakter Materialfluss: ein fortlaufender Streifenprozess ist logistisch einfacher zu beherrschen als mehrere einzelne Produktionsschritte

Die Komplexität des Werkzeugdesigns steigt mit der Anzahl der Stationen, aber die Produktionskosten pro Teil sinken signifikant bei Mengen ab circa 50.000 Stück pro Jahr.

Sechs Parameter, die die Prozessleistung bestimmen

Die Prozessleistung beim Stanzen und Prägen wird durch sechs technische Parameter bestimmt, die jeweils einen direkten Einfluss auf Zykluszeit, Maßhaltigkeit, Werkzeugverschleiß und Materialausnutzung haben.

• Spiel: der Raum zwischen Stempel und Matrize, ausgedrückt als Prozentsatz der Plattendicke. Zu geringer Spalt erhöht die Schneidkraft und beschleunigt den Verschleiß. Zu großer Spalt verursacht Grate und Maßabweichungen. Der optimale Spalt ist material- und dickabhängig. Bei kaltgewalztem Stahl liegt dieser im Allgemeinen zwischen 5 und 12 Prozent der Plattendicke.
• Streifenbreite und MaterialausnutzungDie Breite des eingegebenen Metallstreifens bestimmt, wie viel Material pro Teil verbraucht wird. Ein optimiertes Nesting-Layout erhöht die Materialausnutzung und senkt die Rohstoffkosten pro Teil direkt.
• Schlagzahl (Schläge pro Minute): Hogere perssnelheid verhoogt de output maar stelt hogere eisen aan voedingsnauwkeurigheid, gereedschapskoeling en smering. Voor progressieve matrijzen bij dunne plaatdiktes zijn snelheden van 200 tot 600 slagen per minuut gebruikelijk.
• Nährwertgenauigkeit: der Schritt, mit dem der Streifen pro Hub eingeführt wird, bestimmt die Positionswiederholung. Abweichungen von mehr als ±0,05 mm führen bei komplexen Geometrien zu Maßabweichungen im Endprodukt.
• Schmiermittel und Schmierverfahren: Schmierung verlängert die Werkzeuglebensdauer, reduziert die Schnittkraft und verbessert die Oberfläche der Schneiden. Die Wahl des Schmiermittels hängt vom Basismaterial, der Bearbeitungstemperatur und eventuellen Nachbehandlungsanforderungen ab.
• Werkzeugmaterial und Oberflächenbehandlung: Werkzeugstahl Qualität HSS (High Speed Steel) oder PM-Stahl (pulvermetallurgischer Stahl), kombiniert mit einer PVD-Beschichtung (Physical Vapour Deposition), verlängert die Standzeit erheblich bei abrasiven Materialien oder hohen Produktionsgeschwindigkeiten.

Materialverwertung und Streifenoptimierung

Materialausnutzung, der Prozentsatz des zugeführten Streifens, der tatsächlich im Endprodukt landet, ist einer der direktesten Kostenfaktoren bei stanzen bei hohen Lautstärken.

Bei einer schlechten Verschachtelungsanordnung kann der Materialverlust bis zu 40 Prozent des eingesetzten Streifens betragen. Bei einer optimierten Anordnung sinkt dieser Verlust je nach Produktgeometrie auf 15 bis 25 Prozent. Der Unterschied bei den Rohstoffkosten ist bei Materialien wie Edelstahl, Kupfer oder Messing sofort signifikant.

Methoden zur Streifenoptimierung

• Rotierende Nester: Teile werden auf den Streifen gedreht, damit die Konturen enger zusammenpassen
• Einzelnes versus mehrfaches Verschachteln: mehrere Teile nebeneinander auf einem Streifen, abhängig von der Streifenbreite und der Pressenöffnung
• Reststreifen Wiederverwendung: Restmaterial am Ende der Spule wird für kleinere Bauteile verwendet oder als Schrott mit bekannter Zusammensetzung zurückgeführt
• Berekeningssoftware voor nesten: bei komplexen Geometrien berechnet Software die optimale Produktplatzierung auf dem Streifen, einschließlich minimaler Brückenabstände zwischen Produkten

Bei Euro-Technik wird Materialausnutzung vor der Werkzeugherstellung, als Teil des technischen Vorschlags für jedes neue Stampfprodukt, berechnet.

Was ist Feinstanzen und wann ist es richtig?

Feinstanzen ist ein spezielles Stanzverfahren, bei dem das Blech während des Schneidvorgangs vollständig eingespannt wird, so dass die Schnittfläche über die gesamte Blechdicke glatt und rechtwinklig ist, ohne den beim konventionellen Stanzen auftretenden Ausriss.

Beim konventionellen Stanzen besteht die Schnittfläche aus einem glänzenden Scherbereich (etwa 30 bis 50 Prozent der Plattendicke) und einem rauen Abreißbereich. Beim Feinstanzen ist die gesamte Schnittfläche glatt, was Nacharbeiten überflüssig macht und engere Maßtoleranzen ermöglicht.

Feinstanzen ist die richtige Wahl, wenn:

• Flache, glatte Schnittflächen sind funktional ohne Nachbearbeitung erforderlich, z. B. bei geführten oder tragenden Flächen
• Enge Toleranzen sind notwendig. Feinstanzen erreicht Toleranzen von ±0,01 bis ±0,05 mm, abhängig von der Blechdicke und dem Material.
• Die Plattendicke liegt zwischen 1 und 16 mm. Außerhalb dieses Bereichs sind alternative Verfahren in der Regel effizienter.
• Das Volumen ist hoch genug, um die höheren Werkzeug- und Pressinvestitionen zu rechtfertigen. Feinstanzen erfordert eine Dreifachwirkungs-Presse mit spezifischer Klemmkraft.

Anwendungen, bei denen Feinstanzen strukturell eingesetzt wird, sind unter anderem Bremsteile, Zahnradplatten, Schaltwerkkomponenten und sicherheitsrelevante Teile in der Automobil in Maschinenbau.

Prozessoptimierung als Teil der Produktentwicklung

Prozessoptimierung bei der Stempeleinsatz beginnt nicht auf der Werkbank. Sie beginnt in der Phase des Produktdesigns, wo Geometrieentscheidungen direkt bestimmen, welcher Prozess durchführbar ist, wie das Werkzeug aufgebaut wird und wie hoch die Kosten pro Teil sein werden.

Ein Design, das minimale Brückenanweisungen, Ziehtiefenbeschränkungen oder minimale Lückenabstände nicht berücksichtigt, führt zu Werkzeugen, die sich schneller abnutzen, langsamer laufen oder mehr Ausschuss produzieren. Design for Manufacturing (DFM) ist daher kein optionaler Schritt, sondern eine technische Voraussetzung für einen effizienten Stanzprozess.

Bei Euro-Techniek wird jedes neue Stammprodukt technisch bewertet auf Herstellbarkeit, Werkzeugkomplexität und erwartete Zykluszeit bevor ein endgültiger Werkzeugentwurf festgelegt wird. Kontakt aufnehmen für eine technische Bewertung Ihrer Stempelkomponente oder Produktionssituation.

Häufig gestellte Fragen