Die Grundlagen des Metallstanzens: Den Prozess und seine Anwendungen verstehen

Stanzprozess

Zahlreiche Kaltumformverfahren in der Fertigungsindustrie bringen Metallbleche bei Raumtemperatur in die gewünschte Form. Zu den Standardverfahren zählen Stanzen, Schmieden, Strangpressen, Walzen und Tiefziehen. Diese Verfahren sind unkompliziert und kostengünstig in der Blechbearbeitung.

Metallstanzen ist die beliebteste Kaltumformungstechnik in der Blechbearbeitung und wird für verschiedene Anwendungen eingesetzt, darunter Automobil, Elektronik, Luft- und Raumfahrt, Telekommunikation und viele mehr. In diesem Artikel werden kurz erläutert Die Stanzmaterialien, das Verfahren, die Arten und die Anwendungen sollen Ihr Verständnis des Stanzprozesses verbessern.

 

Was ist Metallprägen?

Metall-Stanzen Das Stanzen ist ein Fertigungsverfahren, bei dem Metallspulen oder -bleche mithilfe von Druck und Stanzwerkzeugen in die gewünschte Form gebracht werden. Das Stanzwerkzeug ist das vorgefertigte Werkzeug, das das Material zuführt und es durch Druck in die gewünschte Form bringt. Es ermöglicht die Massenproduktion von Metallteilen mit hoher Wiederholgenauigkeit. Durch die Optimierung von Prozessen, Systemen und Werkzeugen hat sich das Metallstanzen zunehmend industrialisiert. (Carl-Johan Jonsson, 2021).

Die Druckmaschine, Prägestempel, und Stempel sind drei wesentliche Komponenten im Stanzprozess. Für ein bestimmtes Teil ist eine spezielle Matrize erforderlich, die in Pressen montiert wird, und Metall wird zugeführt, um die Form zu erzeugen.

Man könnte meinen, dass das Blech beim Stanzverfahren die erforderliche Form und den Ausschuss erzeugt, aber das trifft nicht in allen Fällen zu. Beispielsweise kann ein Blechstück durch Zuführen und Pressen durch eine Matrize abfallfrei in ein U-förmiges Teil umgewandelt werden.

Abhängig von der Komplexität des Bauteils kann die Herstellung jedes Teils mehrere Schritte erfordern, darunter Stanzen, Stanzen, Prägen, Bördeln und Biegen.

 

Welche Materialien können durch Stanzen bearbeitet werden?

Metallstanzen eignet sich für metallische Elemente sowie einige Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. Die folgenden Materialien werden häufig beim Stanzen verwendet. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Materialseite.

• Stahl
• Aluminium
• Kupfer
• Messing
• Titan
• Nickel-Chrom-Legierungen
• Polystyrol
• Polypropylen
• ABS
• Kohlefaser
• Aramidfasern

 

Arten von Metallstanzprozessen

Basierend auf den Standard-Stanzpraktiken gibt es vier Prozesse: progressives Stanzen, Vier-Schlitten-Stanzen, Tiefziehen und Kleinserien-Stanzen.

1. Progressives Stanzen

Progressives Stanzen

Wie der Name schon sagt, bezieht sich progressives Prägen auf die Anwendung einer Reihe unterschiedlicher Matrizen in einem einzigen Vorschub. Das Blech wird durch die erste Matrize geführt, die den ersten Arbeitsgang ausführt, beispielsweise Stanzen oder Schneiden. Dann geht es zur nächsten Matrize, die den nächsten Arbeitsgang ausführt, und so weiter, bis das Endprodukt entsteht.

Da in einem einzigen Prozess verschiedene Stanzvorgänge gleichzeitig durchgeführt werden können, ist die Herstellung komplexer Teile mit mehreren Merkmalen wie Löchern, Schlitzen und Biegungen möglich. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass das progressive Stanzen schnell und weniger arbeitsintensiv ist, wodurch die Gesamtherstellungskosten gesenkt werden.

2. Vier-Slide-Stanzen

Vier-Schlitten-Prägemaschine

Beim Vier-Schlitten-Stanzverfahren handelt es sich um mehrere Metallstanzvorgänge, wie Stanzen, Biegen und Formen, an einem einzigen Metallstück in einem einzigen Arbeitsgang. Dies wird von einer Spezialmaschine namens „Vier-Schlitten- oder Mehr-Schlitten-Presse“ durchgeführt. Das Gerät besteht aus vier verstellbaren Schlitten (oder Werkzeugstationen) zur Durchführung verschiedener Vorgänge. Das Arbeitsblech wird in die Maschine eingezogen und zwischen den Schlitten bewegt, die nacheinander die Stanzvorgänge durchführen. Es kann leicht neu konfiguriert werden, um Teile mit unterschiedlichen Formen und Merkmalen herzustellen.

Dieses Verfahren ist ideal für kleine bis mittlere Produktionsläufe und wird häufig verwendet produzieren kleine, komplexe Teile mit engen Toleranzen.

3. Tiefziehprägung

Konzept des Tiefziehprägens (Li, 2022)

Beim Tiefziehverfahren wird Blech durch einen Stempel in eine Matrize gepresst. Der Stempel zwingt das Metall dazu, zu fließen und ein tiefes oder komplexes Teil zu bilden, genau wie die Form der Würfel.

Das Tiefziehprägen beginnt mit dem Einspannen des Werkstückrohlings in einen Halter, der als „A“ bezeichnet wird "Platzhalter," die den Stempel umgibt. Wenn der Stempel in die Matrize eindringt, drückt er den Werkstückrohling in die Matrize und zwingt das Metall dazu, zu fließen und sich der Form der Matrize anzupassen. Dieses Verfahren eignet sich für die Herstellung tiefer oder komplexer Geometrien mit gleichmäßiger Dicke, beispielsweise Dosen, Becher und Behälter.

4. Stanzen in kleinen Auflagen

Beim Stanzen in Kleinserien wird eine kleine Anzahl von Metallteilen (normalerweise zwischen 1 und 1000) in einem einzigen Durchgang hergestellt. Dies wird mit verschiedenen Methoden erreicht, darunter progressives Prägen, Vier-Stufen-Prägen und Tiefziehprägen.

Für den Prozess kommen jedoch automatische oder halbautomatische Maschinen wie Stanzpressen und Scheren zum Einsatz. Die Kleinserienproduktion wird typischerweise zur Herstellung von Teilen für Prototypen, Tests oder Kleinserienproduktionen eingesetzt, wodurch die Produktion einer kleinen Teilemenge zu relativ geringen Kosten ermöglicht wird.

 

Was sind die verschiedenen Stempelvorgänge?

Je nach Anforderungen und beabsichtigter Form werden verschiedene Metallstanzverfahren durchgeführt. Bei manchen wird das Material geschnitten (Abfall als Nebenprodukt), bei anderen wird nicht geschnitten (es entsteht kein Abfall aus dem Arbeitsblech). Bei allen Verfahren wird das Arbeitsblech jedoch in eine Matrize gepresst, um die Form zu erzeugen.

Beugung	Der Vorgang des Biegens ist relativ einfach zu verstehen. Das Werkstückblech wird in eine spezielle Matrize eingelegt und mit einem Stößel oder einer Abkantpresse gedrückt, um durch die Verformung den gewünschten Biegewinkel zu erzeugen.
Ausblenden	Beim Stanzen entstehen die ausgestanzten Stücke als Endprodukt. Es beginnt mit der Ausrichtung von Stempel und Matrize auf den Rohling. Der Stempel trifft auf die Matrize und schneidet das Blech in die richtige Form. Der Vorgang ist abgeschlossen, wenn das Teil vollständig ausgeschnitten ist.
Piercings	Beim Piercing werden mit einer Stanzpresse kleine Löcher, Schlitze oder Ausschnitte gestanzt. Die Stanzmatrize hält das Werkstück und der Stempel fährt in die Matrize ein und schneidet oder stanzt ein Loch in das Blech.
Zeichnung	Beim Ziehen handelt es sich um eine andere Form des Metallstanzens, bei der ein Blech durch eine Matrize gezogen wird, um eine bestimmte Form oder Form zu erzeugen. Dies erfolgt mithilfe einer Ziehpresse, die mit einem kräftigen Stößel eine Zugkraft auf das Blech ausübt.
Prägen	Beim Prägen werden mithilfe eines Stempels und einer Matrize erhabene Oberflächen auf dem Metallblech erzeugt. Der Stempel enthält das Negativbild der gewünschten Form, das dann in das Blech gedrückt wird und auf der Oberfläche ein erhabenes oder vertieftes Bild hinterlässt.
Prägung	Wie der Name schon sagt, bezieht sich Prägen auf das Formen von Blech, um ihm die Merkmale einer Münze zu verleihen. Das Arbeitsblatt wird im gewünschten Bereich mit zwei Stempeln bedruckt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsblatts gegeneinander drücken.
Stech	Beim Stechen entsteht nach der Operation kein Abfallmaterial. Bei diesem Vorgang wird das Werkstück mit einem Gesenkschlag geschert und gebogen. Es erstellt Schlitze, Kerben oder andere Merkmale im Blech.
Eisschießen	Unter Aushärten versteht man das Verformen eines Blechs in eine röhrenförmige Form oder ein Rohrprofil, beispielsweise bei Türscharnieren. Dieser Vorgang wird normalerweise mit einem speziellen Werkzeug oder einer speziellen Maschine durchgeführt, beispielsweise einer Lockenmaschine oder einer Abkantpresse.
Säumen	Blechfalzen Dabei wird eine Blechkante auf sich selbst gefaltet, um die Kante dicker zu machen.
Bördeln	Unter Bördeln versteht man das Biegen des Materials entlang einer gekrümmten Linie. Dabei wird Druck auf einen oder mehrere bestimmte Bereiche des Blechs ausgeübt, wodurch es sich entlang einer gekrümmten Linie biegt und formt.

Alle diese Metallstanzvorgänge sind beliebt, weil sie kostengünstig, schnell herzustellen, komplexe Formen herzustellen und genau sind. Das Stanzen kann Toleranz reicht von ±0.125 mm bis ±1.5 mm (Zhang).

 

 

Die Kosten des Stanzprozesses

Typischerweise Stempelkosten sind niedriger als bei anderen Metallumformungsverfahren, da die Teile nicht einzeln hergestellt und für das Endteil oder -produkt zusammengebaut werden müssen. Stattdessen wird beim Blechstanzen das Endteil in einem einzigen Zyklus erstellt, gefolgt von Beschneiden oder anderen Nachbearbeitungen.

Die genauen Kosten für das Stanzen hängen jedoch von den Spezifikationen Ihres jeweiligen Designs ab, beispielsweise Blechmaterial, Präzision, Produktionsvolumen usw. Im Folgenden sind die allgemeinen Faktoren aufgeführt, die die Kosten beeinflussen.

Materialtyp: Beispielsweise ist Aluminium billiger als Messing und Kupfer.
Erforderliche Genauigkeit: Enge Toleranzanforderungen erhöhen die Stanzkosten.
Produktionsvolumen: Die Produktion im großen Maßstab kostet wesentlich weniger (Preis pro Teil) als kleine Chargen.
Komplexität: Aufgrund der komplizierten Matrizenkonstruktion und längerer Produktionszyklen sind komplexe Stanzteile teurer.

 

Anwendungen des Stanzprozesses

Mit Stanzen hergestellte Teile.

Stanzteile und -produkte gibt es überall, von unseren Alltagsgeräten und Küchenutensilien bis hin zu fortschrittlichen Teilen für die Luft- und Raumfahrt. Das schnelle, unkomplizierte Verfahren, die geringen Kosten und die Genauigkeit machen es für verschiedene Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Elektronikanwendungen geeignet.

Branche	Anwendungen
Automobilindustrie	Die Automobilindustrie spielt eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung der Stanztechnologie. Es wurde ursprünglich für die Herstellung verschiedener Automobilteile entwickelt und befindet sich jetzt in der Automatisierungs- und Computersteuerungsphase. Die häufigsten Teile in der Automobilindustrie, die das Stanzverfahren nutzen, sind Karosserieteile, Motorteile, Getriebeteile, Aufhängungskomponenten, Innenräume und vieles mehr.
Elektronik	Steckverbinder, Schalter, Gehäuse, Relais, Transformatorkern und mehr.
Luft- und Raumfahrt	Durch den Stanzprozess entstehen verschiedene Luft- und Raumfahrtkomponenten, wie Flugzeugzellenteile, Triebwerkskomponenten, Räder, Bremsen, Sitze, Kabinenwände und Fluidsystemkomponenten.
Haushaltsgeräte	Waschmaschinentrommeln, Kühlschranktürverkleidungen, Ofengestelle, Mikrowellenplatten, Mixermesser, Kaffeemaschinenfilter und mehr.
Militär & Verteidigung	Panzerplatten, Helme, Magazine, Auslöser, Antennen, Anschlüsse, Navigationssysteme und Zielsysteme.
Medizintechnik	Skalpellklingen, Pinzetten, Herzschrittmacher, künstliche Gelenke, medizinische Schläuche, Zahnspangen, Schienen, Zahnkronen, medizinische Sensoren, Mikroskope, Zentrifugen, Stethoskope, künstliche Herzklappen, künstliche Sehnen und vieles mehr.

 

Fazit

Metallstanzen ist eine beliebte Kaltformtechnik in der Blechbearbeitung, bei der Spulen oder Bleche mithilfe von Druck und Matrizen in die gewünschte Geometrie gebracht werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Massenproduktion von Metallteilen mit hervorragender Wiederholgenauigkeit und wird in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Elektronik-, Luft- und Raumfahrt- und Telekommunikationsbranche eingesetzt.

Die Konstruktion und Fertigung geeigneter Stanzwerkzeuge sind unerlässlich für die Herstellung präziser Stanzteile. Boda verfügt über umfassendes Know-how im Bereich Stanzdienstleistungen. Unsere erfahrenen Ingenieure konstruieren die Werkzeuge, und unsere automatisierten Pressmaschinen führen diverse kundenspezifische Metallstanzvorgänge durch. Benötigen Sie Unterstützung? StempeldienstleistungenFordern Sie ein Angebot an und wir werden uns innerhalb einer Stunde mit allen Einzelheiten bei Ihnen melden.

 

Häufig gestellte Fragen

Aus welchen Komponenten besteht der Metallstanzprozess?

Die Druckmaschine, die Prägematrize und der Stempel sind drei Hauptkomponenten im Prägeprozess. Für ein bestimmtes Teil ist eine spezielle Matrize erforderlich, die in Pressen montiert wird, und Metall wird zugeführt, um die Form zu erzeugen.

Welche verschiedenen Arten von Metallstanzverfahren gibt es?

Zu den verschiedenen Arten von Stanzverfahren gehören das progressive Stanzen, das Vier-Slide-Stanzen, das Tiefziehstanzen und das Stanzen in kleinen Auflagen.

Welche Materialien können mit dem Stempeln bearbeitet werden?

Die häufigsten Materialien, die durch Stanzen verarbeitet werden können, sind Stahl, Aluminium, Messing, Kupfer, Titan, Edelstahl und Nickel-Chrom-Legierungen, Polystyrol, Polypropylen, Polycarbonat, Glasfaser, Kohlefaser und andere.

Welche Branchen nutzen üblicherweise das Metallstanzverfahren?

Das Metallstanzverfahren wird in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Elektronik-, Luftfahrt- und Telekommunikationsindustrie eingesetzt. Es wird auch zur Herstellung verschiedener Haushaltsgeräte und medizinischer Ausrüstung verwendet.

 

Referenzen

1. Carl-Johan Jonsson, RS (2021). Stanzwerkzeuge für die Blechumformung: Aktueller Stand und zukünftige Forschungsrichtungen. IOS Press Ebooks, von https://ebooks.iospress.nl/.
2. Li, S. (2022). Tiefziehen von Blechen zur Herstellung von Metallteilen und -strukturen. Enzyklopädie der Materialien: Metalle und Legierungen.
3. Zhang, J. (nd). Richtlinien für das Stempeldesign. von http://bowmannz.com/.