Umformtechnik Blechumformung: Stanzverfahren, Prozesse & Anwendungen

Was ist Stanztechnik?

Stanzen (Pressen) ist ein Fertigungsverfahren, das flache Metallbleche in finale Formen überführt. Ein flaches Blech (als Zuschnitt oder Coil) wird in eine Stanzpresse eingelegt, wo Werkzeug (Stempel) und Matrize (Niederhalter) das Metall in die Endform bringen.

Stanzen umfasst diverse Blechumformprozesse: Lochen (Maschinenpresse/Stanzpresse), Ausschneiden (Blanking), Prägen (Embossing), Biegen, Flanschen, Kalibrieren (Coining).

Einzelschritt (pro Hub eine fertige Form) oder mehrstufig möglich. Meist Blechbearbeitung, aber auch auf andere Werkstoffe (z. B. Polystyrol) anwendbar.

Folgeverbundwerkzeuge (Progressive Dies) werden aus Coils beschickt: Coil → Abwickler → Richtmaschine → Vorschubeinheit → Presse/Werkzeug mit vorgegebenem Vorschub. Anzahl der Werkzeugstationen richtet sich nach Bauteilkomplexität.

Stanzen erfolgt meist auf kaltem Blech. Für Warmumformung siehe Schmieden.

Kurzer historischer Abriss

Erste Münzen: 7. Jh. v. Chr., Lyder (heutige Türkei). Münzprägung per Hammerschlag bis 1550. Marx Schwab (Deutschland) entwickelte Radpresse (12 Mann drehen großes Rad). 1880er: Weiterentwicklung des Lochens.

1880er: Gestanzte Fahrradteile (Massenproduktion). Stanzen verdrängte Schmieden/Zerspanen – massive Kostensenkung. Zwar nicht so fest wie Schmiedeteile, aber ausreichende Qualität.

1890: Import gestanzter Fahrradteile aus Deutschland in USA. US-Firmen ließen Stanzmaschinen bauen. Western Wheel stampte die meisten Fahrradteile.

Automobilhersteller übernahmen Stanzteile. Henry Ford widerstand zunächst (Ingenieure empfahlen Schmieden), doch bei Lieferengpässen durch Schmieden zwang die Nachfrage zum Umstieg.

Pressen sind das Rückgrat der Metallumformung (Stanzen, Schmieden, Tiefziehen). Prozessverbesserung: mehr Materialumformung pro Hub. Vernetzte Automation steigert Ausbringung, senkt Personalkosten, erhöht Arbeitssicherheit.

Heute: Steuerungen wie I-PRESS mit Connected Enterprise erfassen Historie, senden Reports, ermöglichen Remote-Zugriff (Mobile). Trend: Produktionsdaten für historische Analysen nutzen.

Haupttypen der Stanztechnik

Drei Hauptverfahren: Folgeverbund (Progressive), Vier-Schlitten (Four-Slide), Tiefziehen (Deep Draw).

1. Folgeverbundstanzen (Progressive Die Stamping)

Mehrere Stationen, jede mit eigener Funktion. Bandmaterial läuft durch die Presse: Abwickeln vom Coil → jede Station führt Schnitt, Lochung oder Biegung aus. Jede Station baut auf der vorherigen auf → fertiges Bauteil am Ende.

Ohne Folgeverbund: häufiger Werkzeugwechsel an einer Presse oder mehrere Pressen (je eine Operation), oft Nachbearbeitung nötig. Folgeverbund ist Ideal für komplexe Geometrien mit:

• Kürzeren Durchlaufzeiten
• Niedrigeren Lohnkosten
• Kürzeren Rüstwegen
• Höherer Wiederholgenauigkeit

2. Vier-Schlitten-Stanzen (Fourslide / Multi-Slide)

Horizontale Anordnung, vier Schlitten → vier Werkzeuge formen gleichzeitig. Ermöglicht komplexe Schnitte und Biegungen für anspruchsvollste Bauteile.

Vorteile gegenüber klassischem Pressstanzen:

• Vielseitigkeit für komplexe Teile
• Flexibilität bei Designänderungen

Vier Schlitten = bis zu vier Werkzeuge (je einer pro Schlitten) für simultane Mehrfachbiegung. Bandmaterial wird in schneller Folge von jedem bestückten Schlitten gebogen.

3. Tiefziehen (Deep Draw Stamping)

Ein Blechzuschnitt (Rohling) wird durch Stempel in die Matrize gezogen → Formgebung. „Tiefziehen“ liegt vor, wenn Ziehtiefe den Durchmesser übersteigt.

Ideal für Bauteile mit mehreren Durchmesserstufen – kosteneffiziente Alternative zum Drehen (weniger Rohmaterialverbrauch). Typische Produkte:

• Automobilkomponenten
• Luftfahrtbauteile
• Elektronische Relais
• Haushaltsgeräte, Kochgeschirr

Kleinserienstanzung (Short Run Stamping)

Geringe Vorabinvestitionen in Werkzeuge – ideal für Prototypen oder kleine Losgrößen. Nach Zuschnitt: Kombination aus kundenspezifischen Werkzeugeinsätzen und Matrizeneinsätzen zum Biegen, Lochen, Bohren.

Höhere Stückkosten durch individuelle Umformoperationen und kleine Losgrößen, aber keine Werkzeugkosten → oft wirtschaftlicher für schnelle Durchlaufzeiten.

Stanzoperationen im Detail

Stanzen (Pressen): Flachblech (Coil oder Zuschnitt) in Presse → Werkzeug/Matrize formen das Metall. Techniken:

• Biegen – Verformung entlang einer Geraden.
• Flanschen – Biegen entlang einer Kurve.
• Prägen (Embossing) – Dehnung in flache Vertiefung (Ziermuster). Siehe auch Treibarbeit (Repoussé) und Ziselieren (Chasing).
• Ausschneiden (Blanking) – Zuschnitt aus Blechtafel, meist für Folgeoperationen.
• Kalibrieren (Coining) – Muster wird in Material gepresst. Klassisch: Münzprägung.
• Ziehen (Drawing) – Flächenumformung durch kontrollierten Materialfluss. Siehe Tiefziehen.
• Strecken (Stretching) – Flächenvergrößerung durch Zugspannung ohne Randbewegung. Glatte Karosserieteile.
• Dünnwandpressen (Ironing) – Dickenreduzierung an senkrechter Wand. Getränkedosen, Patronenhülsen.
• Reduzieren/Einengen (Reducing/Necking) – Schrittweise Durchmesserreduktion an offenen Rohr-/Gefäßenden.
• Rollen (Curling) – Profilierung zu Rohrform. Türbänder.
• Umschlagen (Hemming) – Kantenumschlag zur Versteifung. Autotüren.

Lochen und Schneiden auch in Stanzpressen möglich. Folgeverbundstanzen kombiniert obige Methoden mit hintereinander geschalteten Werkzeugen, durch die das Band schrittweise läuft.

Vorteile der Stanztechnik

Bei Bedarf an Metallteilen, -komponenten oder -produkten bietet ein Stanzpartner diverse Vorteile:

1. Präzision

Hohe Genauigkeit durch spezialisierte Werkzeuge und Prozesse. Präzision kostet, aber Stanzpartner liefern hohe Qualität zu niedrigeren Preisen.

2. Konsistenz

Einzelfertigung garantiert keine höhere Konsistenz. Massenproduktion erreicht Gleichmäßigkeit durch: präzises CAD, passendes Werkzeug, professionell bediente Pressen, Qualitätskontrolle an jedem Teil.

3. Großserienfertigung

Große Stückzahlen in kurzer Zeit – Maschinenpark und Werkzeugkompetenz machen es möglich.

4. Freie Kapazitäten

Outsourcing spart eigenen Platz und Zeit. Fokus auf Kernkompetenzen, ohne Produktionsdetails managen zu müssen.

Anwendungsbranchen

Stanztechnik verarbeitet Werkstoffe nach deren spezifischen Umformeigenschaften für diverse Anwendungen über viele Branchen. Von Grundwerkstoffen bis zu Speziallegierungen für anwendungsspezifische Vorteile.

Beispiele: Berylliumkupfer (elektr./therm. Leitfähigkeit) in Luftfahrt, Elektrik, Verteidigung; hochfeste Stähle/Legierungen im Automobilbau.

Branchen, die Stanzunternehmen beauftragen (Auszug):

• Automobil
• Industriemaschinen
• Unterhaltungselektronik
• Luft- und Raumfahrt
• Elektrotechnik
• Telekommunikation