Für Fertigungsunternehmen, die auf das Stanzverfahren angewiesen sind, stellt sich die Frage: Wie viele weitere Einsätze kann dieses Werkzeug noch bewältigen? Es mag keine Million-Dollar-Frage sein (natürlich nicht wörtlich!), aber es macht auf jeden Fall einen Unterschied. Leider gibt es bislang keine einfache, eindeutige Antwort. Die Lebensdauer eines Metallstanzwerkzeugs ist im Gegensatz zu einer Glühbirne, deren Lebensdauer ziemlich vorhersagbar ist, nicht eindeutig bestimmbar. Es ist nicht realistisch, eine einzelne Zahl zu erwarten, doch das Wissen über die relevanten Variablen ist von großer Bedeutung.
Warum es keine magische Zahl gibt:
Stellen Sie sich ein Werkzeug nicht als starres Instrument vor, sondern als einen auf Steroiden stehenden Sportstar, der tausendfach pro Minute unter höchsten physischen Belastungen arbeitet. Die Lebenserwartung davon hängt ab von:
1. Werkzeugkonstruktion und -bau:
Komplexität: Blankwerkzeuge bei einfachen Schneidwerkzeugen haben im Vergleich zu Mehrfach-Werkzeugen mit vielen komplexen Merkmalen pro Schlag eine deutlich längere Lebensdauer. Je komplexer die Form, desto mehr Stellen können abgenutzt werden und es können sich Spannungskonzentrationen bilden.
Material: Entscheidend ist die Qualität und Härte des Werkzeugstahls (z. B. D2, A2, Hartmetalleinsätze). Hochwertige Stähle, die auf eine bestimmte Toleranz gehärtet wurden, widerstehen Verschleiß und Schlagbelastungen wesentlich besser als weichere/ weniger gehärtete Stahlsorten.
Robustheit: Die Anwendung ausreichender Unterstützung, geeignete Freistiche, sorgfältige Auswahl von Verschleißplatten und Beschichtungen (wie TiN, TiCN, CrN) sowie effektive Führungsmechanismen tragen wesentlich dazu bei, Spannungen und Verschleiß an wichtigen Bauteilen entgegenzuwirken.
2. Betriebliche Faktoren:
Pressenbedingungen: Fehlausrichtung, übermäßige Durchbiegung, falsche Schließhöhe oder instabile Pressen führen zu extrem schädigenden Kräften, die stark zu Verschleiß und Bruch des Werkzeugs beitragen.
Hub pro Minute (SPM): Eine hohe Geschwindigkeit erzeugt in kürzerer Zeit mehr Wärme und Belastungszyklen, wodurch Verschleißprozesse wie Abnutzung und Ermüdung verstärkt werden.
Schmierung: Dies ist das Lebenselixier der Werkzeuge, wo zutreffend, und es muss geeignete sowie ausreichende Schmierung verwendet werden. Zudem sollte ein regelmäßiger Schmierstofffluss zum Werkzeug gewährleistet sein. Schmierung reduziert auch die Reibung, kühlt ab, verhindert Kaltverschweißungen und spült Schmutzpartikel aus dem Werkzeug. Unzureichende oder falsche Schmierung ist ein ernsthaftes Problem, das zu frühzeitigem Werkzeugversagen führt.
Presskraft: Die Produktion mit einer Kraft, die nahe am oder über dem maximalen Nennwert liegt, führt dazu, dass das Werkzeug stark beansprucht wird und schneller verschleißt.
3.Verarbeitetes Material:
Festigkeit & Härte: Das Stanzen von hochfesten Stählen (HSS), hochentwickelten hochfesten Stählen (AHSS) oder gehärteten Materialien führt zu einem deutlich stärkeren Werkzeugverschleiß an den Oberflächen des Werkzeugs (im Vergleich zum Stanzen von leichten, weichen Metallen wie Aluminium oder unlegiertem Stahl).
Schleifwirkung: Materialien mit einer Schleifskala (z. B. warmgewalzter Stahl) oder solche, die härtere Partikel enthalten, neigen dazu, Schneidkanten und Formflächen schnell abzunutzen.
Dicke: Dickere Materialien erfordern eine höhere Presskraft, was die Werkzeugstruktur stärker beansprucht.
4. Wartung und Handhabung:
Präventive Wartung (PM): Präventive Wartung umfasst die ordnungsgemäße Reinigung, Inspektion, Schärfung der Schneid- und Abtrennabschnitte, den Austausch von Verschleißteilen (Pads, Federn, Führungsstifte) sowie allgemeine Wartungsarbeiten wie Schmierung, um eine maximale Werkzeuglebensdauer zu erreichen. Fehlende PM führt dazu, dass kleine Probleme sich zu großen Schäden entwickeln.
Lagerung und Handhabung: Die Lagerung der Teile muss so erfolgen, dass Rostbildung und Beschädigungen vermieden werden, um Kratzer, Dellen oder sogar das Fallenlassen zu verhindern. Der Austauschprozess oder der Transport kann sehr kostspielig sein, wenn die Produkte beschädigt sind.
Ausfallmodi bestimmen das "Lebensende":
Die Lebensdauer endet nicht, wenn das Werkzeug vollständig versagt; vielmehr ist es oft schon wirtschaftlich veraltet, wenn die Wartungskosten zu hoch sind oder die Qualität der Werkzeugteile stark abgenutzt ist. Typische Versagensarten sind:
Verschleiß: Sichtbare Abnutzung der Schneidkanten und Formflächen, die zu Graten, maßlichen Ungenauigkeiten oder schlechter Oberflächenqualität führt.
Ermüdungsrisse: Die Ermüdung entsteht durch Lastwechsel und führt zu Rissen, die im Laufe der Zeit dazu führen, dass Stücke abbrechen.
Plastische Verformung: Die Verformung des Werkzeugstahls ist dauerhaft, verursacht durch weiche Stellen oder Überlastung.
Sprödes Absplittern: Die spröde Versagensart, meist an scharfen Kanten oder Ecken.
Kaltverschweißung (Galling): Dies ist der Übergang und die Anhaftung von Materialien zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, was zu schwerwiegenden Oberflächenschäden führt.
Realistische Erwartungen und die ROI-Perspektive:
⦁ Welche Bereiche sind dann normal? Obwohl dies weitgehend von den oben genannten Faktoren abhängt:
⦁ Einfache Hochleistungs-Schneidwerkzeuge können unter günstigen Bedingungen über 1 Mio. Schneidvorgänge erreichen, bevor eine umfassende Überholung erforderlich ist.
⦁ Komplexe Folgeverbundwerkzeuge, die Materialien stanzen, die schwer zu verarbeiten sind (Stanzung von härteren Materialien), können zwischen 100.000 und 500.000 Zyklen zwischen größeren Wartungsarbeiten halten.
⦁ Werkzeuge, die sehr abrasive oder ultrahochfeste Materialien erzeugen, halten möglicherweise nur 50.000 Zyklen oder weniger, bevor Wartung erforderlich ist.
Ihre Investition maximieren:
Anstatt sich auf eine unrealistische Anzahl von Jahren zu konzentrieren, planen Sie, das Beste aus der Zeit herauszuholen, die Ihnen zur Verfügung steht:
1. Investieren Sie in Qualität: Investieren Sie in Qualität; d. h. investieren Sie in qualitativ hochwertiges Design und qualitative Materialien/Konstruktion.
2. Optimieren Sie den Prozess: Halten Sie die Pressen in gutem Zustand, verwenden Sie korrekte Einstellungen und ideale Schmierung.
3. Konsequente Wartung: Präventive Wartung sollte gelebt und praktiziert werden.
4. Schulen Sie das Personal: Der Umgang mit Werkzeugen, das Einrichten und Bedienen ist sehr wichtig.
5. Teilequalität überwachen: Überwachen Sie Verschleißkennzeichen wie Gratsgröße oder Dimensionsdrift, um Wartungsmaßnahmen vorherzusagen.
Fazit:
Die Lebensdauer eines Metallstanzwerkzeugs kann nicht von vornherein festgelegt werden. Die Lebensdauer ergibt sich direkt aus den Entscheidungen bezüglich Konstruktion, Bau, Einsatz und Wartung des Werkzeugs. Indem Hersteller die Faktoren erkennen und effektiv adressieren, die Verschleiß und Ausfall bestimmen, können sie die Produktlebensdauer erheblich verlängern. Somit kann die Lebensdauer des Werkzeugs fortgesetzt werden, qualitativ hochwertige Teile können zu geringsten Kosten produziert werden und die Rendite dieser wichtigen Investition wird optimiert. Es geht dabei nicht so sehr um Unsterblichkeit, noch ist die optimale Langlebigkeit eine Sache des Zufalls; vielmehr steht eine vorhersagbare Langlebigkeit im Vordergrund, die durch sorgfältige Prozessregelung und Wartung erreicht wird.