Progressive Formen: Funktionen, Vorteile und Anwendungsbereiche in der Serienfertigung

Im Bereich des Kaltumformens von Metallen sind Progressivwerkzeuge zweifellos eine der effizientesten technologischen Lösungen für die Serienfertigung von hochpräzisen Metallkomponenten. Dank dieser Technologie können mehrere Bearbeitungsvorgänge in einem einzigen kontinuierlichen Prozess integriert werden, was sie besonders für industrielle Kontexte geeignet macht, in denen hohe Stückzahlen, Präzision, Wiederholbarkeit und Kostenkontrolle grundlegende oder sogar unverzichtbare Anforderungen sind.

Es muss jedoch betont werden, dass es sich beim Folgeverbundwerkzeug nicht um eine standardisierte Lösung handelt. Vielmehr ist eine sorgfältige Konstruktion des Werkzeugs erforderlich, die mit einer gründlichen Kenntnis des zu bearbeitenden Materials und einer sorgfältigen Bewertung der Geometrie des Werkstücks und seiner funktionalen Anforderungen einhergeht.

Was versteht man unter Folgeverbundstanzen?

Unter Folgeverbundstanzen versteht man ein Blechbearbeitungsverfahren, bei dem ein Metallstreifen aus einem Band in Rollen schrittweise in eine Form vorgeschoben wird und das geformte Teil erst am Ende des Prozesses aus der Form gelöst wird. In einer Folgeverbundform, auch als Stufenform bezeichnet, können zahlreiche typische Umformvorgänge durchgeführt werden:

• Schneiden
• Biegen,
• Tiefziehen,
• Prägen
• Kalibrieren,
• Gewindeschneiden

Bei jedem Presshub führt jede Station/jedes Werkzeug seinen Arbeitsgang aus, während das Band am Ende eines Hubs und vor dem nächsten mit großer Präzision um einen Schritt weiterbewegt wird. Das Teil wird so schrittweise mit hoher Produktivität und Maßhaltigkeit geformt. Tatsächlich kommt bei jedem Presshub ein fertiges Teil heraus, unabhängig von der Anzahl der durchgeführten Bearbeitungen und der verwendeten Stationen.

Die Phasen des Kaltumformungsprozesses

Der Prozess der Kaltumformung, der also bei Raumtemperatur stattfindet, basiert auf der kontrollierten plastischen Verformung des Blechs durch die kombinierte Wirkung von Form und Presse, ohne dass das Material erwärmt werden muss. Auf diese Weise werden präzise Geometrien und hochwertige Oberflächen erzielt, ohne dass diese durch Erwärmung und die damit unvermeidliche Oxidation beeinträchtigt werden.

Die Phasen des Prozesses

Der Kaltumformungszyklus bei Minifaber gliedert sich in eine Abfolge integrierter Phasen: Entwurf der Form Dies ist die erste strategische Phase des Prozesses. Das interne technische Team entwickelt die Form auf der Grundlage der Kundenspezifikationen und bewertet dabei die Geometrie des Werkstücks, das Material, die Produktionsmengen und die funktionalen Anforderungen. Das Ziel ist es, den Prozess bereits in der virtuellen Phase zu optimieren, um kritische Punkte bei der Umformung zu vermeiden und eine stabile Produktion zu gewährleisten.

Herstellung der Form

Die Phase der Formherstellung ist ebenfalls von grundlegender Bedeutung. Die Form wird intern in der dafür vorgesehenen Abteilung unter Verwendung von hochpräzisen 3- und 5-Achsen-Werkzeugmaschinen, Elektroerosionsmaschinen und anderen fortschrittlichen Technologien hergestellt. Die Wahl der Materialien für die Herstellung der Formen ist entscheidend. Von ihr hängen die Qualität des Formteils, die Produktivität und die Lebensdauer der Form ab. Für die Herstellung der Formen werden herkömmliche hochlegierte Kohlenstoffstähle verwendet, die eine hohe Härte und Zähigkeit aufweisen müssen.

Oft fällt die Wahl auf die leistungsstärksten umgeschmolzenen oder pulvermetallurgischen Stähle bis hin zu Wolframkarbid-Hartmetall. Genauso wichtig ist die Wärmebehandlung dieser Materialien, um ihre Eigenschaften weiter zu verbessern, dann das Polieren und schließlich die PVD-Oberflächenbeschichtungen, die nicht nur die Oberflächenhärte erhöhen, sondern auch den Reibungskoeffizienten, die Abrieb- und Antihaft-Eigenschaften gegenüber dem zu bearbeitenden Material und die Splitterfestigkeit verbessern. Dieser Ansatz ermöglicht eine direkte Kontrolle über Qualität, Zeitaufwand und Leistung der Form im Laufe der Zeit.

Auswahl und Kontrolle des zu bearbeitenden Materials

Die für die Herstellung des Werkstücks zu verwendenden Materialien werden in der Regel in Form von Bändern in Rollen aus Coils von Stahlwerken geliefert. Bleche, Scheiben oder Bänder werden hingegen für Einzelformen verwendet. Alles wird sorgfältig unter mechanischen, chemischen und dimensionalen Gesichtspunkten geprüft, da die Eigenschaften des Materials das Verhalten während der Verformung und die Qualität des Endprodukts direkt beeinflussen.

Kaltumformung

In dieser Phase geht's richtig los mit der Kaltumformung. Das Material wird mit einer Presse, einer mechanischen Presse oder einer Servopresse der neuesten Generation unter genau definierten Prozessparametern verformt: Kraft, Geschwindigkeit, Hub, Schmierung und Vorschub. Die richtige Wahl des Schmiermittels und dessen Dosierung ist entscheidend für die Oberflächenqualität, die Lebensdauer der Form und die Stabilität des Prozesses.

Endbearbeitung und Nachbehandlungen

Auf Wunsch des Kunden können die geformten Teile je nach Anwendung weiteren Bearbeitungen wie Entgraten, Waschen, Verzinken, Lackieren oder anderen Oberflächen- und/oder Wärmebehandlungen unterzogen werden.

Qualitätskontrolle

Der gesamte Produktionsprozess wird ständig überwacht, um die Einhaltung der mit dem Kunden vereinbarten technischen Spezifikationen zu gewährleisten.

Minifaber stellt Folgeverbundwerkzeuge für das Kaltumformen von Blechen her, die sich besonders für die Serienfertigung von hochpräzisen Metallkomponenten eignen.

Die Vorteile des Folgeverbundverfahrens in der Serienfertigung

Der Einsatz von Folgeverbundwerkzeugen ist in der Serienfertigung besonders verbreitet, weil er eine Reihe von technischen und wirtschaftlichen Vorteilen bietet.

Hohe Produktivität und Kontinuität des Prozesses

Einmal gestartet, ermöglicht das progressive Stanzen einen kontinuierlichen Zyklus, der die Produktionszeiten verkürzt und den Prozess besonders effizient für große Stückzahlen macht.

Reduzierung der Stückkosten

Zwar fallen anfängliche Kosten für die Konstruktion und den Bau des Werkzeugs an, doch in der nächsten Phase sinken die Stückkosten des Teils mit steigender Produktionsmenge erheblich. Dies macht das Folgeverbundverfahren mittel- bis langfristig zu einer äußerst wettbewerbsfähigen Lösung.

Gleichbleibende Produktqualität

Die vorgegebene Abfolge der Arbeitsschritte und die mechanische Steuerung des Prozesses ermöglichen eine gleichbleibende Qualität während der gesamten Produktion und reduzieren Ausschuss und Nacharbeit.

Optimierung der Produktionsphasen

Durch die Integration mehrerer Arbeitsschritte in einem einzigen Werkzeug können Zwischenphasen entfallen, wodurch Handhabungsvorgänge, Wartezeiten und das Risiko einer Beschädigung der Halbzeuge reduziert werden. Außerdem sind bei Minifaber die für die Folgeverbundwerkzeuge verwendeten Pressen mit Tunnelwaschanlagen und einer anschließenden Verpackungsstation verbunden. Auf diese Weise und gemäß den Prinzipien des Lean Manufacturing kommt aus einer Rolle Metallmaterial ein fertiges, entfettetes, gewaschenes und verpacktes Teil aus der Press-Wasch-Linie, das bereit ist, an die Montagelinien des Kunden geliefert zu werden.

In den Folgeverbundwerkzeugen verwendete Materialien

Die Folgeverbundwerkzeuge können mit einer breiten Palette von Materialien verwendet werden, darunter:

• Kohlenstoffstähle und auch beschichtete Eisenwerkstoffe: vorverzinkt und vorlackiert
• Edelstahl
• Aluminium und seine Legierungen
• Kupfer und Kupferlegierungen wie Messing und Kupfernickel.

Wie bereits erwähnt, ist die Wahl des idealen Materials wichtig, da dies einen direkten Einfluss auf die Konstruktion der Form hat. Die richtige Bewertung der mechanischen und chemischen Eigenschaften des Materials ist bereits in den ersten Phasen des Projekts von grundlegender Bedeutung. Ebenso wichtig ist die Kontrolle der eingehenden Rohstoffe, die den in der Bestellung angegebenen Anforderungen entsprechen müssen.

Industrielle Anwendungen von Folgeverbundwerkzeugen

Dank ihrer Effizienz und Vielseitigkeit werden Folgeverbundwerkzeuge in vielen Industriezweigen eingesetzt, vor allem dort, wo hohe Stückzahlen und konstante Qualitätsstandards gefragt sind. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören:

• Elektromechanik,
• Haushaltsgeräte,
• Verkaufsautomaten,
• professionelle Beleuchtung,
• Robotik und Automatisierung,
• Gasversorgung.

In all diesen Bereichen ermöglicht das progressive Formen die Herstellung zuverlässiger, wiederholbarer und den strengsten technischen Spezifikationen entsprechender Komponenten.

Wann lohnt sich das progressive Formen?

Das progressive Formen ist besonders geeignet, wenn:

• die Produktion für mittlere und große Serien bestimmt ist,
• das Bauteil mehrere integrierte Arbeitsschritte erfordert,
• hohe Präzision und Maßhaltigkeit erforderlich sind,
• die Optimierung von Produktionszeiten und -kosten von entscheidender Bedeutung ist,
• der Prozess leicht automatisierbar sein muss.

Für kleine Serien oder Prototypen können alternative Lösungen wie Einzelformen oder andere Umformtechnologien, die gemeinsam mit dem technischen Team zu prüfen sind, besser geeignet sein.

Progressivformen und Konstruktion: ein strategisches Element

Die Effizienz des progressiven Formens hängt stark von der Konstruktion der Form ab. Eine sorgfältige Konstruktion ermöglicht es:

• kritische Funktionsstörungen der Form zu vermeiden,
• die Verwendung des Rohmaterials zu optimieren und damit die Kosten des hergestellten Teils zu senken,
• die Lebensdauer der Form zu verlängern,
• die Geschwindigkeit der Presse und damit die Stundenproduktion zu erhöhen
• die Stabilität und Kontinuität der Produktion zu gewährleisten.
• Sicherstellung der vom Kunden geforderten Leistungsmerkmale in Bezug auf Qualität und Anforderungen über einen längeren Zeitraum

In diesem Sinne ist die Folgeverbundform nicht nur ein Produktionswerkzeug, sondern ein echter strategischer Hebel für die industrielle Effizienz.