Stamperij en stansen zijn twee van de meest efficiënte bewerkingsmethoden voor metaal bij hoge volumes. De procesoptimalisatie begint bij gereedschapsontwikkeling en loopt door tot aan materiaalbenutting en cyclustijdbeheer.

Stansen en stampen maken gebruik van matrijs-stempelcombinaties die in één of meerdere slagen nauwkeurige metaalonderdelen produceren uit plaatstaal, aluminium, koper of andere metaalsoorten.

De grootste winst in doorlooptijd en kostprijs per onderdeel wordt behaald door progressief gereedschap, materiaaloptimalisatie en een stabiel persproces.

Procesoptimalisatie in stamperij is niet beperkt tot de pers zelf. Gereedschapsontwerp, stripbreedte, voedingsnauwkeurigheid en perssnelheid bepalen samen de totale procesprestatie.

Wat is het verschil tussen stampen en stansen?

Stansen is het scheidend bewerken van metaal: het uitsnijden van een vorm uit plaatmateriaal. Stampen is het vervormend bewerken: het plastisch vervormen van metaal tot een driedimensionale vorm zonder materiaal te verwijderen.

In de praktijk worden beide bewerkingen vaak gecombineerd in één gereedschap of productielijn. Een progressieve stans- en stempelmatrijs voert meerdere bewerkingsstappen achter elkaar uit terwijl de metaalstrip stap voor stap door het gereedschap wordt gevoerd. Elke slag van de pers produceert een (deels) bewerkt onderdeel. Aan het einde van de strip komt een volledig afgewerkt product.

Het onderscheid is technisch relevant omdat het de gereedschapskeuze, de perskracht en de materiaaleigenschappen beïnvloedt:

• Stansen (scheidend): snijden, ponsen, uitknippen. Materiaal wordt gescheiden via schuifspanning
• Stampen (vervormend): dieptrekken, buigen, persen. Materiaal wordt plastisch vervormd via druk- en trekspanning
• Combinatieprocessen: fijnstansen, progressief stansen, transferstansen. Deze combineren scheidende en vervormende stappen in één gereedschap of perslijn

Hoe werkt een progressief gereedschap?

Een progressief gereedschap, ook wel een volgsnijmatrijs of progressieve matrijs genaamd, verdeelt het productieproces over meerdere opeenvolgende stations binnen één matrijs, zodat elke persslag een volledig onderdeel oplevert.

Dit maakt progressief stansen structureel efficiënter dan enkelvoudige bewerkingen waarbij het onderdeel na elke stap handmatig wordt omgezet. De metaalstrip wordt automatisch stap voor stap ingevoerd via een rollenvoeder of haakvoeder. De positienauwkeurigheid van deze voeding bepaalt direct de maatnauwkeurigheid van het eindproduct.

Voordelen van progressief gereedschap ten opzichte van enkelvoudige matrijzen:

• Hogere output per uur: elke persslag levert een afgewerkt onderdeel, zonder handeling tussen de bewerkingsstappen
• Lagere arbeidskosten: het proces is volledig geautomatiseerd, inclusief aanvoer en afvoer van strip en product
• Hogere herhaalbaarheid: de positie van de strip in het gereedschap is mechanisch geborgd via pilootpennen, wat maatafwijkingen tussen slagen minimaliseert
• Minder gereedschapswissels: meerdere bewerkingen in één matrijs verminderen de omsteltijd bij productiewisseling
• Compacte materiaalstroom: één doorlopend stripproces is logistiek eenvoudiger te beheersen dan meerdere losse productiestappen

De complexiteit van het gereedschapsontwerp neemt toe met het aantal stations, maar de productiekosten per onderdeel dalen significant bij volumes vanaf circa 50.000 stuks per jaar.

Zes parameters die de procesprestatie bepalen

De procesprestatie bij stansen en stampen wordt bepaald door zes technische parameters, elk met een directe invloed op cyclustijd, maatnauwkeurigheid, gereedschapslijtage en materiaalbenutting.

• Snijspeling (clearance): de ruimte tussen stempel en matrijs, uitgedrukt als percentage van de plaatdikte. Een te kleine speling verhoogt de snijkracht en versnelt slijtage. Een te grote speling veroorzaakt bramen en maatafwijkingen. De optimale speling is materiaal- en dikteafhankelijk. Voor koudgewalst staal ligt dit doorgaans tussen 5 en 12 procent van de plaatdikte.
• Stripbreedte en materiaalbenutting: de breedte van de ingevoerde metaalstrip bepaalt hoeveel materiaal per onderdeel wordt verbruikt. Een geoptimaliseerde nestingindeling verhoogt de materiaalbenutting en verlaagt de grondstofkosten per onderdeel direct.
• Perssnelheid (slagen per minuut): 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.
• Voedingsnauwkeurigheid: de stap waarmee de strip per slag wordt ingevoerd bepaalt de positieherhaling. Afwijkingen van meer dan ±0,05 mm leiden bij complexe geometrieën tot maatafwijkingen in het eindproduct.
• Smeermiddel en smeerwijze: smering verlengt de gereedschapslevensduur, verlaagt de snijkracht en verbetert het oppervlak van de snijkanten. De keuze van smeermiddel is afhankelijk van het basismateriaal, de bewerkingstemperatuur en eventuele nabehandelingseisen.
• Gereedschapsmateriaal en oppervlaktebehandeling: stempelstaal kwaliteit HSS (High Speed Steel) of PM-staal (poedermetallurgisch staal), gecombineerd met een PVD-coating (Physical Vapour Deposition), verlengt de standtijd significant bij abrasieve materialen of hoge productiesnelheden.

Materiaalbenutting en stripoptimalisatie

Materiaalbenutting, het percentage van de ingevoerde strip dat daadwerkelijk in het eindproduct terechtkomt, is een van de meest directe kostenbepalende factoren bij stansen op hoge volumes.

Bij een slechte nesting-indeling kan het materiaalverlies oplopen tot 40 procent van de ingevoerde strip. Bij een geoptimaliseerde indeling daalt dit verlies naar 15 tot 25 procent, afhankelijk van de productgeometrie. Het verschil in grondstofkosten is bij materialen als roestvast staal, koper of messing direct significant.

Methoden voor stripoptimalisatie:

• Roterend nesten: onderdelen worden op de strip gedraaid zodat de contouren dichter op elkaar passen
• Enkelvoudig versus meervoudig nesten: meerdere onderdelen naast elkaar op één strip, afhankelijk van de stripbreedte en persopening
• Reststrip hergebruik: restmateriaal aan het einde van de coil wordt benut voor kleinere componenten of teruggevoerd als schroot met bekende samenstelling
• Computationele nestingsoftware: bij complexe geometrieën berekent software de optimale productplaatsing op de strip, inclusief minimum brug afstanden tussen producten

Bij Euro-Techniek wordt materiaalbenutting berekend vóór gereedschapsproductie, als onderdeel van het technisch voorstel voor elk nieuw stampproduct.

Wat is fijnstansen en wanneer is het juist?

Fijnstansen is een speciale stansvorm waarbij het plaatmateriaal tijdens het snijproces volledig wordt geklemd, waardoor het snijvlak over de volledige plaatdikte glad en loodrecht is, zonder de afscheuring die bij conventioneel stansen optreedt.

Bij conventioneel stansen bestaat het snijvlak uit een glanzend afschuifgedeelte (circa 30 tot 50 procent van de plaatdikte) en een ruw afscheurdeel. Bij fijnstansen is het volledige snijvlak glad, wat nabewerking overbodig maakt en nauwere maattolerances mogelijk maakt.

Fijnstansen is de juiste keuze wanneer:

• Vlakke, gladde snijvlakken functioneel vereist zijn zonder nabewerking, bijvoorbeeld bij geleide of dragende vlakken
• Nauwe toleranties noodzakelijk zijn. Fijnstansen bereikt toleranties van ±0,01 tot ±0,05 mm, afhankelijk van plaatdikte en materiaal
• De plaatdikte tussen 1 en 16 mm ligt. Buiten dit bereik zijn alternatieve processen doorgaans efficiënter
• Het volume hoog genoeg is om de hogere gereedschaps- en persinvestering te rechtvaardigen. Fijnstansen vereist een drievoudige actie pers met specifieke klemkracht

Toepassingen waarbij fijnstansen structureel wordt ingezet zijn onder andere remcomponenten, tandwielplaten, schakelkamonderdelen en veiligheidsonderdelen in de automotive en machinebouw.

Procesoptimalisatie als onderdeel van productontwikkeling

Procesoptimalisatie bij stamperij begint niet op de werkvloer. Het begint bij de productontwerpfase, waar geometriekeuzes direct bepalen welk proces haalbaar is, hoe het gereedschap wordt opgebouwd en wat de kostprijs per onderdeel wordt.

Een ontwerp dat niet rekening houdt met minimale bruginstructies, trekdiepte-beperkingen of minimale gatenafstanden leidt tot gereedschap dat sneller verslijt, minder snel kan draaien of meer uitval produceert. Design for Manufacturing (DFM) is daarom geen optionele stap, maar een technische randvoorwaarde voor een efficiënt stampproces.

Bij Euro-Techniek wordt elk nieuw stampproduct technisch beoordeeld op maakbaarheid, gereedschapscomplexiteit en verwachte cyclustijd voordat een definitief gereedschapsontwerp wordt vastgesteld. Neem contact op voor een technische beoordeling van uw stampcomponent of productiesituatie.

Veelgestelde vragen