Das Stanzen gilt heute als eine der ältesten Bearbeitungsformen im Metallbau. Pressen bearbeiten Bleche unterschiedlicher Stärken und trennen mit großer Geschwindigkeit und in einem Hub ein Stück Metall heraus. Vergleichbar ist die Technik mit einem Locher, der Papier zum Abheften locht.
Die Anfänge des Stanzens
Die heute weit verbreitete Technik des Stanzens wurde ungefähr im 19. Jahrhundert entwickelt. Damals lief die Produktion von Fahrrädern auf Hochtouren, sie waren massentauglich geworden. In den 1890er Jahren ging es im Fahrradbau darum, möglichst kostengünstig und effizient zu produzieren. Bisher waren für die Herstellung der Zweiräder geschmiedete Teile verwendet worden, die durch ihre hohe Qualität und Stabilität bestachen. In diesen beiden Punkten konnten gestanzte Teile nicht mithalten, dennoch überzeugten sie durch die Chance, schneller und kostengünstiger produzieren zu können.
Deutschland exportierte die ersten gestanzten Fahrradteile in die USA. Dort wiederum sollten Werkzeughersteller die nötigen Werkzeuge entwickeln, damit das benutzerdefinierte Stanzen ermöglicht werden konnte. Ein namhafter Hersteller war „West Rad“, der die meisten gestanzten Teile auf den Markt brachte. Als sich dann die Automobilindustrie weiter entwickelte und auch hier nach kostengünstigen Lösungen gesucht wurde, übernahm Henry Ford die Idee des Stanzens. Damit war die Ford Motor Company der erste Automobilhersteller, der sich mit dem Stanzverfahren befasste und es als Herstellungsverfahren für die nötigen Bauteile nutzte. Der Siegeszug des Stanzens war nicht mehr aufzuhalten und so, wie die Zahl der Hersteller wuchs, die auf das Stanzen setzten, wuchs auch die Zahl der Hersteller entsprechender Stanzmaschinen. Heute konzentriert sich der Markt auf einige wenige Hersteller mit weltweit bekanntem Namen.
Die Entwicklung des Stanzens geht weiter
Die Stanzmaschinen wurden leistungsfähiger und das Stanzen konnte auf ganzer Linie überzeugen. Geschmiedete Teile wurden mehr und mehr ersetzt, allerdings zeigt sich auch, dass das Stanzen in der bisher bekannten Form nicht das Nonplusultra sein könne, trotz der zahlreichen Vorteile. So wurde in den 1950er Jahren das Feinschneiden entwickelt, das seinen Ursprung in der Schweiz hat. Dieses Stanzverfahren war deutlich präziser als der bisherige Vorgang, allerdings auch weitaus langsamer. Der Vorteil: Die Schnittflächen waren mit einem sogenannten Glattschnitt versehen, was eine Nachbearbeitung der Teile unnötig werden ließ. Damit war das Stanzen, das einer recht brachialen Art und Weise der Bearbeitung von Blechen verschiedener Stärken gleichkam, weitaus feiner geworden.
Zur Erklärung: Je dicker die Bleche, die bearbeitet werden müssen, sind, desto geringer sind die Hubzahlen bzw. auch die Stückzahlen, die in einem Produktionszyklus hergestellt werden können. Die Pressen müssen deutlich höhere Kräfte erreichen, um durch das dickere Material zu stanzen. Daraus ergibt sich das Problem, dass der Stempel einen hohen Druck im Material erzeugt, welches sich als Widerstand zeigt. Im unteren Bereich des Materials fällt dieser Widerstand aber schlagartig weg, der Stempel drückt sich mit enormer Kraft durch das restliche Material. Dies wird als Schnittschlag bezeichnet. Der Vorgang ist mit einem Ausreißen der Kanten verbunden, es entsteht ein fransiger Kantenabschluss. Um exakte Schnittkanten zu haben, muss das Material nun nachbearbeitet werden, was Zeit und Geld kostet. Durch das Feinschneiden wird das Problem behoben und ein spanloses Trennen erreicht. Möglich ist auch das gleichzeitige Umformen, sofern dies im Produktionsvorgang gewünscht ist.
Vom Feinschneiden zum Präzisionsstanzen
Auch das Feinschneiden war noch nicht der Weisheit letzter Schluss, denn darauf folgte das von Carl Wüst entwickelte Präzisionsstanzen. Mit diesem Verfahren sollen Kunden einen 100-prozentigen Glattschnitt geboten bekommen. Das Präzisionsstanzen ist von geringem Alter, seine Geschichte beginnt erst im Jahr 2003. Es bietet die Möglichkeit, hohe Stückzahlen in der Produktion zu erreichen.
In der Regel werden die drei Verfahren des Stanzens heute miteinander kombiniert. Geht es um die Außenkonturen eines Werkstücks, die weniger wichtig sind oder gänzlich verdeckt liegen, wird konventionell gestanzt. Damit bleibt der Kostenvorteil erhalten, denn das althergebrachte Stanzen ist immer noch die günstigste Lösung in der Herstellung bzw. Bearbeitung von Blechen. Heutige Stanzwerkzeuge für das Präzisionsstanzen sind intelligent konstruiert und es wurde im Laufe der Jahre größter Wert darauf gelegt, Einzug, Ausbruch und Glattschnitt anders zu gestalten. Inzwischen ist hierbei eine gleich hohe Qualität zu erreichen wie beim Feinschneiden. Letzteres ist nach wie vor nicht gefragt, wenn es um Serienteile geht, die in großer Stückzahl gefertigt werden müssen. Das Feinschneiden ist mit zu geringer Geschwindigkeit möglich. Gerade im Automobilbau ist das Feinschneiden daher eine weniger gute Wahl, wenn beispielsweise Stückzahlen von bis zu 12.000 am Tag erreicht werden müssen.
Wirtschaftlichkeit als Maßstab
Jeder Schritt in der Weiterentwicklung der Stanztechnik wurde durch den Wunsch, möglichst kostengünstig zu produzieren, getrieben. Wurden aus den anfangs geschmiedeten Fahrradteilen die gestanzten Teile, wurden dann die Feinschneidpressen entwickelt. Diese werden bereits seit 1958 gebaut, wobei Firmen wie die Feintool AG federführend waren. Mit diesen Pressen war es möglich, auch größere Blechstärken präzise zu bearbeiten, sodass die Bleche eine Stärke zwischen 0,5 und 17 mm aufweisen können. Anfangs waren jedoch nur bis zu 50 Hübe in der Minute möglich. Eine Zahl, die sich bis heute verdoppelt hat, wobei moderne Pressen sogar noch mehr als 100 Hübe in der Minute ermöglichen. Seit 2004 die Servosteuerung in der Lineartechnik serienreif wurde, sind die Hubzahlen in die Höhe geschnellt. Außerdem konnte auch die Entwicklung des Servoantriebs der Schnittschlag vermieden werden. Innerhalb jedes Krafthubs wird die Geschwindigkeit exakt geregelt. Damit ist die Beschleunigung der Geschwindigkeit auch unter Volllast möglich, wenn bis dahin nur das langsame Anschneiden vorgegeben war. Die variabel einstellbare Geschwindigkeit kann inzwischen bis zu 140 Hübe in der Minute erreichen und das in laufender Produktion. Dem gegenüber stehen allerdings immer noch die rund 2000 Hübe, die beim Stanzen möglich sind.
Kombinierte Vorteile beim Präzisionsstanzen
Angesichts des vergleichsweise kurzen Zeitraums von gerade einmal 130 Jahren hat sich das Stanzen über das Feinschneiden bis hin zum Präzisionsstanzen sehr rasch weiterentwickelt. Erstaunlich ist aber, dass sich das ursprüngliche Stanzen nicht durch die neuen Techniken verdrängen lässt, sondern dass vielmehr die Vorteile des Stanzens und des Feinschneidens miteinander kombiniert wurden. Herausgekommen ist das beschriebene Präzisionsstanzen, das den aktuellen Stand der Technik darstellt und in hohem Tempo möglich ist. Der größte Vorteil des Stanzens, die Kosteneffizienz, kann allerdings in dem Maße mit den anderen beiden Verfahren nicht erreicht werden. Insofern ist es verständlich, dass das herkömmliche Stanzen in Unternehmen, die auf Wirtschaftlichkeit, Tempo und Qualität gleichermaßen bedacht sind, nicht zu verdrängen ist.
BMK Baumann ist Ihr Fachbetrieb in Nürnberg für das Adiabatisches Trennen, CNC Drehen und CNC Fräsen, Zerspanen, Gleitschleifen, Kugellagerkäfige sowie Stanzen & Umformen.
