Welches Verfahren sollten Sie wählen?
Keines der beiden Verfahren ist grundsätzlich besser — das Bauteil entscheidet. Beim Tiefziehen wird eine flache Platine durch Ziehen des Materials über einen Stempel zu einem hohlen Körper umgeformt; es ist daher der richtige Weg, wenn das Bauteil ein Napf, eine Hülse oder ein Gehäuse mit geschlossenem Boden und einer durchgehenden Wand ist. Beim Folgeverbundstanzen läuft ein Coil durch eine Reihe von Stationen, die in einem Durchgang stanzen, lochen, umformen, biegen und oft auch tiefziehen; es ist daher der richtige Weg für flachere Teile, für Merkmale, die mehrere Arbeitsgänge erfordern, und für Stückzahlen, bei denen der Coilvorschub und der Wegfall manueller Handhabung den Stückpreis bestimmen. In der Praxis läuft die Entscheidung auf fünf Fragen hinaus: Ziehtiefe im Verhältnis zum Durchmesser, Jahresstückzahl, welche Toleranzen tatsächlich relevant sind, wie viele Arbeitsgänge die Geometrie erfordert und das Werkzeugbudget.
Der Unterschied in einem Absatz
Tiefziehen ist ein Umformverfahren: Eine Platine wird von einem Niederhalter gehalten und von einem Stempel in einen Matrizenhohlraum gedrückt, wobei das Material radial nach innen fließt, sodass die Wand des fertigen Körpers aus dem Flansch entsteht. Folgeverbundstanzen ist ein System: Das Werkzeug enthält eine Abfolge von Stationen, die jeweils einen Arbeitsgang an einem Band ausführen, das sich schrittweise um eine Teilung weiterbewegt, und das fertige Teil wird an der letzten Station getrennt. Ein Folgeverbundwerkzeug kann eine Ziehstation enthalten, und ein tiefgezogenes Teil kann in einem Folgeverbundwerkzeug fertiggestellt werden — genau deshalb lohnt es sich, die Frage sorgfältig zu stellen, statt einfach ein Etikett zu wählen.
Frage 1: Wie tief ist das Bauteil im Verhältnis zu seinem Durchmesser?
Das Verhältnis zwischen fertiger Höhe und Durchmesser ist der erste Filter. Ein flacher Zieh — grob bis zur Hälfte des Durchmessers in einem Arbeitsgang — lässt sich ohne große Schwierigkeiten in einem Folgeverbundwerkzeug realisieren. Je weiter das Verhältnis steigt, desto mehr benötigt das Teil entweder mehrere Ziehstationen oder eine Abfolge separater Pressen mit Zwischenglühen, und an diesem Punkt trägt ein Folgeverbundwerkzeug meist einen Arbeitsgang, für den es nicht ausgelegt ist. Balford zieht Gehäuse bis 250 mm Durchmesser auf Pressen von 25 t bis 350 t, und Ziehverhältnis, Werkstoffgüte und Wandstärke bestimmen gemeinsam, wie viele Stufen das Teil benötigt.
Frage 2: Welche Jahresstückzahl planen Sie?
Die Werkzeugkosten verteilen sich über die Stückzahl, und die beiden Wege verteilen sie sehr unterschiedlich. Ein Einzelarbeitsgang-Ziehwerkzeug ist günstiger zu bauen und langsamer pro Teil; ein Folgeverbundwerkzeug kostet mehr in der Herstellung und läuft schneller ohne manuelle Handhabung zwischen den Arbeitsgängen. Der Übergangspunkt ist keine feste Zahl — er verschiebt sich mit Bauteilgröße, Werkstoff und der Anzahl der erforderlichen Arbeitsgänge —, aber die Form der Antwort ist konsistent:
- Prototypen- und Vorserienstückzahlen — Einzelarbeitsgang-Werkzeuge, teilweise unter Rückgriff auf eine bestehende Werkzeugbibliothek statt Neuanfertigung
- Wenige Tausend pro Jahr — Einzelarbeitsgang- oder Kombinationswerkzeuge; ein Folgeverbundwerkzeug ist allein aufgrund der Werkzeugkosten meist schwer zu rechtfertigen
- Zehntausende pro Jahr und mehr — Folgeverbund- oder Transferwerkzeuge, bei denen die Zykluszeit und der Wegfall manueller Handhabung das Werkzeug amortisieren
- Stabile hohe Stückzahl mit langer Programmlaufzeit — Folgeverbundstanzen, mit Gewindeschneiden im Werkzeug und Inline-Prüfung, wo die Zeichnung es erfordert
Frage 3: Welche Toleranzen sind tatsächlich relevant?
Eine gezogene Wand besteht aus geflossenem Material, daher variiert ihre Dicke anders als bei einem flach gestanzten Merkmal: Die Wand wird dünner, wo das Material über den Stempelradius gedehnt wird, und dicker, wo es am Flansch gestaucht wird. Wenn das kritische Maß eine Wandstärke oder eine Konzentrizitätsbeziehung ist, muss dies bewusst spezifiziert werden und erfordert oft ein Nachziehen oder einen zweiten Zerspanungsarbeitsgang. Wenn die kritischen Maße Ebenheit, Lochposition und Profil an einem relativ flachen Teil sind, hält ein Folgeverbundwerkzeug diese direkter. Fragen Sie, welche Angaben funktional sind und welche aus einer Altzeichnung übernommen wurden — die Antwort ändert das Verfahren häufiger als der Werkstoff.
Frage 4: Wie viele Arbeitsgänge erfordert die Geometrie?
Zählen Sie die einzelnen Arbeitsgänge, die das Teil benötigt — Stanzen, Lochen, Ziehen, Nachziehen, Umformen, Prägen, Gewindeschneiden, Besäumen. Zwei oder drei Arbeitsgänge an einem kleinen Teil mit hoher Stückzahl sind die natürliche Domäne eines Folgeverbundwerkzeugs. Ein dominierender Umformarbeitsgang an einem Teil, das überwiegend ein Hohlkörper ist, ist die natürliche Domäne einer Tiefziehpressenlinie. Neun oder zehn Arbeitsgänge an einem Teil, das zudem dicht sein muss, sind der Punkt, an dem die Antwort eine Transferpresse oder ein Hybridweg ist und an dem eine frühe Fertigungsgerechtigkeitsprüfung am meisten Geld spart.
Frage 5: Wie hoch ist das Werkzeugbudget und der Zeitrahmen?
Werkzeuge sind die größte Einzelposition in einem Stanzangebot und der längste Einzelposten im Zeitplan, daher lohnt es sich, beide Wege vor der Entscheidung ehrlich zu kalkulieren. Als Arbeitsrichtwert aus Balfords eigener Werkzeugmacherei: Ein Einzelarbeitsgang-Stanzwerkzeug benötigt typischerweise 15 bis 30 Kalendertage ab bestätigten Zeichnungen, während ein Folgeverbund- oder Transferwerkzeug typischerweise 30 bis 60 Tage benötigt, da es mehr Stationen, mehr Erprobung und mehr Instandhaltungsplanung umfasst. Beide Wege werden im Haus gebaut und instand gehalten, und dieselbe Werkzeugmacherei übernimmt Reparaturen während des Programms, was mehr zählt als die anfängliche Durchlaufzeit, sobald ein Teil in Produktion ist.
Key point
Kalkulieren Sie beide Wege, bevor Sie sich festlegen. Das günstigste Werkzeug ist nicht das günstigste Teil, und die Differenz zwischen einem Einzelarbeitsgang-Werkzeug und einem Folgeverbundwerkzeug amortisiert sich meist innerhalb des ersten Produktionsjahres — oder eben nicht.
Wo jedes Verfahren an seine Grenzen stößt
- Tiefziehen — ein Ziehverhältnis über das hinaus, was der Werkstoff zulässt, reißt das Teil; scharfe Innenkanten und sehr enge Wandstärkenangaben treiben das Teil in zusätzliche Stufen, Nachziehen oder zweite Zerspanung; Zwischenglühen kann bei härteren Güten erforderlich sein
- Folgeverbundstanzen — ein tiefer Zieh im Werkzeug begrenzt die Bandstabilität und die Werkzeugstandzeit; große Teile erfordern ein Pressenbett und eine Coilbreite, die nicht jede Werkstatt hat; eine Änderung am Teil nach dem Schneiden des Werkzeugs ist teuer, da jede Station betroffen sein kann
Was die Wahl tatsächlich kostet
Der Stückpreis eines tiefgezogenen Teils wird durch die Platine, die Anzahl der Ziehstufen, die Zykluszeit auf der Presse und alle zusätzlichen Arbeiten bestimmt, die die Toleranzen erfordern. Der Stückpreis eines Folgeverbundteils wird durch das Bandlayout, die Materialausnutzung, die Zykluszeit und die über die Stückzahl amortisierten Werkzeugkosten bestimmt. Angebote von zwei Lieferanten zu vergleichen, die unterschiedliche Wege gewählt haben, ohne es zu wissen, ist ein häufiger Weg zu einem billigen Teil, das nicht produziert werden kann. Fragen Sie jeden Lieferanten, welches Verfahren er angeboten hat und warum.
Wenn die Antwort beides ist
Viele Programme benötigen beide Wege in unterschiedlichen Phasen. Ein Teil kann als Hohlkörper tiefgezogen und dann in einem zweiten Arbeitsgang oder auf einem Bearbeitungszentrum mit Löchern, Gewinden und einem Flansch versehen werden. Andere beginnen mit Einzelarbeitsgang-Werkzeugen für einen Vorserienaufbau und wechseln zu einem Folgeverbundwerkzeug, sobald Stückzahl und Konstruktion stabil sind. Da beide Werkzeugtypen in Balfords eigener Werkzeugmacherei konstruiert und gebaut werden, ist dieser Wechsel eine Umrüstungsentscheidung und kein Lieferantenwechsel.
Wie die Entscheidung in der Praxis getroffen wird
- Senden Sie die 2D-Zeichnung mit Toleranzen, plus ein 3D-Modell, falls vorhanden
- Ergänzen Sie die Werkstoffspezifikation, die angestrebte Jahresstückzahl und etwaige Oberflächen- oder Wärmebehandlungsanforderungen
- Die Konstruktion prüft das Ziehverhältnis, die Anzahl der Arbeitsgänge und die kritischen Angaben gegen die verfügbaren Pressen und Werkzeuge
- Sie erhalten schriftliches Fertigungsgerechtigkeits-Feedback mit dem empfohlenen Verfahren, dem Werkzeugweg und den Risiken
- Das Angebot folgt — typischerweise innerhalb von 24 Stunden während der China Standard Time
Die Empfehlung ist nicht immer das Verfahren, auf das das Teil ursprünglich angeboten wurde. Wenn eine Zeichnung auf einen Weg hindeutet, den die Stückzahl nicht tragen kann, ist es günstiger, dies vor dem Schneiden des Werkzeugs zu sagen, als es bei der Erprobung zu entdecken.
Frequently asked questions
Kann ein Folgeverbundwerkzeug ein tiefgezogenes Teil herstellen?
In Grenzen. Ein Folgeverbundwerkzeug kann eine Ziehstation enthalten und ist oft die richtige Antwort für flache Ziehs in Kombination mit Loch-, Umform- und Besäumvorgängen. Je weiter die Ziehtiefe im Verhältnis zum Durchmesser wächst, desto schwieriger wird es, das Band stabil zu halten, und das Werkzeug muss mehr Ziehstationen tragen, sodass tiefere Teile meist auf dedizierte Ziehwerkzeuge oder eine Transferpresse wechseln. Der Punkt, an dem dies geschieht, hängt vom Werkstoff und der Wandstärke ab, nicht von einer einzelnen Zahl.
Welches Verfahren ist für 5.000 Teile pro Jahr günstiger?
Bei dieser Stückzahl entscheiden meist die Werkzeugkosten, und ein Einzelarbeitsgang- oder Kombinationswerkzeug ist oft die wirtschaftlichere Lösung, es sei denn, das Teil erfordert mehrere Arbeitsgänge, die ein Folgeverbundwerkzeug ohne manuelle Handhabung kombinieren kann. Da sich der Übergangspunkt mit Bauteilgröße, Werkstoff und Anzahl der Arbeitsgänge verschiebt, ist die ehrliche Antwort ein Vergleich der beiden Angebote und keine allgemeine Regel.
Mit welcher Werkzeug-Durchlaufzeit sollten wir planen?
Ab bestätigten Zeichnungen benötigt ein Einzelarbeitsgang-Stanzwerkzeug bei Balford typischerweise 15 bis 30 Kalendertage und ein Folgeverbund- oder Transferwerkzeug 30 bis 60 Tage. Der Unterschied spiegelt die Anzahl der Stationen, die Erprobungszeit und die Instandhaltungsplanung wider, die ein Hochvolumenwerkzeug erfordert.
Führt Balford beide Verfahren durch?
Ja. Balford tiefzieht auf Pressen von 25 t bis 350 t mit einem maximalen Tiefzieldurchmesser von 250 mm und baut Einzelarbeitsgang-, Kombinations-, Folgeverbund- und Transferwerkzeuge in der eigenen Werkzeugmacherei. Beide Wege werden aus derselben Zeichnungsprüfung angeboten, sodass die Empfehlung dem Bauteil folgen kann und nicht dem Werkzeug, das die Werkstatt zufällig bevorzugt.