Der Fall des Laserschneidens beim Automobilstanzen

Jul 04, 2023

Blanking ist wahrscheinlich die härteste und gewalttätigste Presseoperation. Das Laserschneiden ist eine Alternative für Stempel, die Transfer-, Einzel- und Tandempressen verwenden. Bilder zur Verfügung gestellt

Blanking ist wahrscheinlich die härteste und gewalttätigste Presseoperation. Um Metall zu durchbrechen, muss die Rammkraft am höchsten sein. Die Durchbruchskraft kann sowohl an der Presse als auch an der Matrize verheerende Folgen haben und Grate, verhärtete Kanten und Verformungen hinterlassen.

Bei härteren hochfesten Stahl- und Aluminiumgüten verstärken sich die Effekte noch.

Während Folgeschnittbetriebe weiterhin das Stanzen als erste Stufe des Vorgangs durchführen, können sich Stanzer, die zum Umformen Transfer-, Einzel- und Tandempressen verwenden, dafür entscheiden, das Stanzen als Laserschneidvorgang durchzuführen.

Unter Berücksichtigung der Werkzeugkosten für Modellwechselzyklen von sechs Jahren oder weniger sowie der erhöhten Materialausnutzung ist das Laserschneiden für Stückzahlen bis zu 100.000 Einheiten pro Jahr sinnvoll. Bei Modellvolumina von 60.000 Einheiten pro Jahr oder weniger ist das Laserschneiden bereits zu Beginn der ersten Fahrzeugeinführung sinnvoll, da die Kosten für die Stanzform sowie die Werkzeugwartung entfallen können.

Im Hinblick auf den Aftermarket ist das Laserschneiden ein Volltreffer, da es das Schlitzen von Spulen zur Anpassung an Master-Matrizen überflüssig macht, da Rohlinge effizient in jede Spulenbreite geschachtelt werden können. Außerdem entfällt die Vorbereitung, die mit dem Vorbereiten und Wiederaufbereiten von Matrizen verbunden ist, die über einen längeren Zeitraum zwischen den Einsätzen stillgelegt wurden.

Es gibt keine Antwort. Viele Laserschneidsysteme verfügen über einen modularen Aufbau, der die Integration mehrerer Köpfe ermöglicht, sodass das System an die Anforderungen des Stempels angepasst werden kann.

Typische äußere Körperteile, wie sie derzeit zumeist angeordnet sind, können bei einer Zwei-Kopf-Konfiguration 12 bis 25 Hübe pro Minute (SPM) ausführen. Komplexe Körperseiten liegen tendenziell im Bereich von 4 bis 6 SPM. Einige Stanzer haben die Rohlinge neu konfiguriert, um die Produktionsraten zu erhöhen, sodass sie Teile im Bereich von 30 bis 40 SPM herstellen können. Dies geht jedoch oft zu Lasten der Materialausnutzung und des zusätzlichen Beschnitts in den Formwerkzeugen.

Dickere innere Strukturteile liegen typischerweise im Bereich von 6 bis 10 SPM, aber Konfigurationen mit sechs Laserschneidköpfen erhöhen diese Rate auf 30 bis 40 SPM.

Alle Stahl- und Aluminiumsorten sowie einige exotische Materialien eignen sich hervorragend für das Laserschneiden. Da die Lasertechnologie weiterhin mit unglaublicher Geschwindigkeit voranschreitet, werden auch andere Materialien realisierbar, da Schnittparameter für verschiedene Materialien – wie laminierte Materialien und Verbundwerkstoffe – und Stärken entwickelt werden. Die Dicken liegen normalerweise zwischen 0,02 Zoll (0,5 Millimeter) und 0,14 Zoll (3,5 mm), da die meisten spulengespeisten Laserschneidsysteme mit Spulenzuführungslinien und Faserlasern ausgestattet sind. Da die Laser- und Nivelliertechnologie jedoch immer weiter wächst, werden auch Materialstärken mit einer Dicke von mehr als 0,19 Zoll (5 mm) verarbeitet.

Lasergeschnittene Rohlinge haben eine Wärmeeinflusszone (HAZ), das ist der Bereich von der lasergeschnittenen Kante bis in den Rohling hinein. Mit den heutigen höheren Laserschneidgeschwindigkeiten hat sich die HAZ jedoch deutlich verringert. Bei Material mit einer Dicke von 0,08 Zoll (2,0 mm) und dünner beträgt diese Zone weniger als 0,008 Zoll (0,2 mm). Die Aufhärtung innerhalb dieser Zone ist geringer als bei maschinell geschnittenen Teilen und der Abstand von der Kante zum unbeeinflussten Bereich ist deutlich kürzer.

Lasergeschnittene Löcher stehen nicht unter Druck und weisen daher keine pressgehärteten Kanten auf.

Das mechanische Stanzen der neuesten hochfesten Stähle (HSS) und hochfesten Aluminiums (HSA), die bei der Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen zum Einsatz kommen, führt zu Mikrofrakturen entlang der Scherkante des Rohlings. Dies führt häufig zu hohen Ausschussquoten bei den Rohlingen im Umformprozess. Durch Laserblanking wird dieses Problem beseitigt.

Verschiedene Laser-Blanking-from-Coil-Systeme bieten verschiedene Methoden zur Teileentnahme und Abfalltrennung. Bei den meisten Systemen wird der fertige Rohling von einem Roboter oder Stapelportal vom Coilband abgeholt und das Gerüst bleibt zur Bearbeitung übrig. Einige Systeme bieten die Möglichkeit, kleinere Schrottstücke vorab zu entfernen.

Wieder andere Systeme ermöglichen die Abfallentfernung während des Schneidvorgangs, unabhängig von der Rohlingskonfiguration. Dieser Systemtyp ermöglicht die Integration herkömmlicher Stapelung in das System, auch bei entwickelten Zuschnitten. Einige bieten die Möglichkeit, in einem oder allen dieser Modi zu arbeiten.

Es ist wichtig, die Schnittparameter auf die für den fertigen Rohling erforderliche Kantenqualität und -toleranz abzustimmen. Die Flexibilität von Laserschneidsystemen, die Parameter für verschiedene Merkmale schnell zu ändern, stellt eine enorme Verbesserung gegenüber dem dar, was getan werden muss, um dieselben Änderungen an einer mechanischen Matrize vorzunehmen.

Außerdem ist die Staubabscheidung ein entscheidender Faktor für die Sauberkeit des fertigen Produkts. Es ist wichtig, dass eine dynamische Luftstromanalyse durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass die beim Laserschneiden entstehenden Staub- und Feinstaubbewegungen nicht auf die Oberfläche des Rohlings gelangen.