Zusammenfassung

Die automotive Fender-Stanzprozess ist eine hochpräzise Fertigungssequenz, die flache Metallcoils in komplexe, aerodynamische „Class A“-Außenverkleidungen umwandelt. Dieser Prozess verwendet typischerweise eine Tandem- oder Transfervorrichtung mit Kräften von über 1.600 Tonnen, um vier kritische Werkzeugoperationen auszuführen: Ziehen, Schneiden, Flanschen und Stanzen. Der Erfolg hängt von einer strengen Kontrolle des Materialflusses, der Oberflächenqualität der Werkzeuge und der elastischen Rückfederung (Springback) ab, um sicherzustellen, dass das Endbauteil den makellosen ästhetischen Anforderungen für die Fahrzeugmontage genügt.

Phase 1: Materialvorbereitung & Zuschnitt

Bevor das Rohmaterial – typischerweise kaltgewalzter Stahl (CRS) oder hochfester Aluminiumlegierung – die Hauptpressenanlage betritt, muss es mit höchster Sorgfalt gereinigt werden. Bei Außenverkleidungen wie Kotflügeln beginnt die Oberflächenqualität auf Coilebene. Für moderne EVs wird zunehmend Aluminium bevorzugt, um das Gewicht zu reduzieren, obwohl es im Vergleich zu herkömmlichem Stahl größere Herausforderungen bezüglich der Rückfederung mit sich bringt.

Der Prozess beginnt mit Aushämmen , bei dem die kontinuierliche Bandspule abgerollt, gewaschen und in flache, geformte Bleche namens „Ausschnitte“ geschnitten wird. Im Gegensatz zu internen Strukturteilen erfordern Kotflügel-Ausschnitte ein trapezförmiges oder konturiertes Profil, das ungefähr der Grundfläche des fertigen Teils entspricht. Diese Optimierung minimiert den Verschnitt während der anschließenden Kantenbearbeitung.

Reinigung und Schmierung sind an dieser Stelle entscheidend. Der Ausschnitt durchläuft eine Waschanlage, um Walzöl oder Verunreinigungen zu entfernen. Selbst ein mikroskopisch kleines Staubteilchen, das zwischen Ausschnitt und Werkzeug in der nächsten Phase eingeschlossen wird, kann einen „Pickel“ oder eine Oberflächenfehler verursachen und das Teil ausschussreif machen. Anschließend wird ein präziser Film aus Umformschmiermittel aufgetragen, um den Tiefziehvorgang zu erleichtern.

Phase 2: Die Pressenanlage (Ziehen, Schneiden, Flegen, Stanzen)

Das Herzstück der automotive Fender-Stanzprozess erfolgt auf einer Transfers- oder Tandempresse, die typischerweise aus vier bis sechs verschiedenen Werkzeugstationen besteht. Jede Station führt eine spezifische Operation durch, um das Metall schrittweise zu formen.

Schritt 10: Tiefziehen
Der erste und heftigste Umformprozess erfolgt in der Ziehmatrize. Eine Presse, die eine Kraft von 1.000 bis 2.500 Tonnen ausübt, drückt einen Stempel in das Metallrohteil und zwingt es so in einen Hohlraum. Dadurch entsteht die primäre 3D-Geometrie der Kotflügel, einschließlich Radkasten und Konturen für Scheinwerfer. Das Metall fließt plastisch und dehnt sich dabei um bis zu 30–40 % aus. Haltering (Binder rings) fixieren die Ränder des Blechs, um die Fließgeschwindigkeit zu kontrollieren; fließt das Metall zu schnell, entstehen Falten, fließt es zu langsam, reißt es ein.

Op 20: Schneiden & Ausschussentfernung
Sobald die Form feststeht, wird das Bauteil zur Schneidematrize transportiert. Hier schneiden hochpräzise Scherwerkzeuge das überschüssige Metall (Halteabschnitt bzw. Binder Scrap) ab, das während des Ziehvorgangs zum Halten des Teils diente. Dieser Arbeitsschritt definiert den eigentlichen Außenrand des Kotflügels sowie die Öffnung des Radhauses. Das abgeschnittene Metall fällt über Rutschen in die Recyclinganlage, während das Bauteil weitertransportiert wird.

Op 30: Fälzen & Nachformen
Die Kotflügel benötigen 90-Grad-Kanten (Falzen), um am Fahrzeugunibody befestigt zu werden und sichere, umgeschlagene Kanten für die Radhäuser zu schaffen. Die Falzmatrize biegt diese Kanten nach unten. Gleichzeitig kann ein „Restrike“-Vorgang erfolgen, bei dem die Matrize bestimmte Bereiche der Blechtafel erneut bearbeitet, um die Oberfläche zu kalibrieren und die Geometrie festzulegen, wodurch Rückfederung reduziert wird.

Op 40: Durchbrechungs- und Niederhalteroperationen
Die letzte mechanische Phase umfasst das Stanzen von Befestigungsbohrungen, Ausschnitten für die Antenne oder Öffnungen für Blinkerleuchten an der Seite. Dabei kommen häufig Niederhaltermatrizen zum Einsatz – werkzeuggetriebene Vorrichtungen, die die vertikale Pressbewegung in eine horizontale Schneidbewegung umwandeln – um Löcher an den vertikalen Flächen des Kotflügels zu stanzen, ohne die Hauptblechfläche zu verformen.

Phase 3: Class-A-Oberflächenengineering

Im Gegensatz zu Bodenblechen oder strukturellen Säulen ist ein Kotflügel eine Class-A-Oberfläche . Das bedeutet, dass sie ästhetisch perfekt sein muss und über eine Krümmungskontinuität der Klasse G2 oder G3 verfügt, die Licht ohne Verzerrung reflektiert. Die Erreichung dieses Ziels erfordert ein Engineering, das über einfache Metallumformung hinausgeht.

Die Flächen für Kotflügel werden bis zu einem spiegelglatten Finish poliert. Während der Entwurfsphase verwenden Ingenieure Simulationssoftware, um sogenannte „Skid Lines“ – Spuren, die entstehen, wenn das Material über das Werkzeug schleift – vorherzusagen. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wird im Stanzprozess häufig eine „Überkrümmungskompensation“ eingesetzt, bei der die Karosserie leicht über ihre Sollform hinaus gebogen wird, sodass sie nach dem Federrücklauf in die perfekte Nennmaßhaltigkeit einrastet.

Hersteller müssen zudem die Lücke zwischen schnellem Prototyping und konsistenter Serienproduktion schließen. Für Unternehmen, die ihre Produktion hochfahren, nutzen Partner wie Shaoyi Metal Technology iATF-16949-zertifizierte Präzisionsstanzlösungen, um kritische Automobilkomponenten bereitzustellen und sicherzustellen, dass strenge globale OEM-Standards von der ersten Werkzeugauslegung bis zur endgültigen gestanzten Komponente eingehalten werden.

Phase 4: Häufige Fehler und Qualitätskontrolle

Das Stanzen großer, komplexer Bleche birgt spezifische Risiken für Fehler, die kontinuierlich gemanagt werden müssen. Die Qualitätskontrolle ist nicht nur ein letzter Schritt, sondern ein integrierter Bestandteil der Fertigungsstraße.

• Risse und Brüche: Tritt auf, wenn das Material beim Tiefziehen (Arbeitsgang 10) übermäßig dünn wird, üblicherweise aufgrund unzureichender Schmierung oder zu hohem Andruck.
• Falten: Verursacht durch unkontrollierten Materialfluss, bei dem sich das Metall staucht, anstatt sich zu dehnen. Dies ist katastrophal für Oberflächen der Klasse A.
• Springback: Die Neigung von Metall (insbesondere Aluminium), nach dem Öffnen der Presse in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Dies führt zu Maßungenauigkeiten, die während der Fahrzeugmontage Spaltbildungen verursachen.
• Oberflächenunebenheiten (Tiefen/Höhen): Leichte Dellen oder Erhebungen, die mit bloßem Auge unsichtbar sind, jedoch nach dem Lackieren deutlich sichtbar werden.

Der Highlight-Raum
Um diese Oberflächenfehler zu erkennen, werden Kotflügel durch einen „Highlight-Raum“ oder „Green Room“ geführt. Prüfer tragen einen dünnen Ölfilm auf die Blechfläche auf und betrachten sie unter intensiven Lichtgittern. Der Ölfilm erzeugt eine reflektierende Oberfläche, wodurch sich die Gitterlinien optisch verzerren, sobald auch nur eine einmikronige Delle oder Beule im Metall vorhanden ist. Automatisierte optische Inspektionssysteme werden zunehmend eingesetzt, um die Oberflächentopographie mit dem CAD-Modell zu vergleichen.

Phase 5: Montage und Veredelung

Nach der Prüfung der Stanzarbeiten erfolgt die Nachbearbeitung der Kotflügel. Obwohl Kotflügel in der Regel aus einteiligen Stanzteilen bestehen, müssen oft kleine Verstärkungsbügel oder Muttern zur Befestigung angebracht werden.

Kanten und Verstauung
Wenn es sich bei dem Kotflügel um eine zweilagige Konstruktion handelt (selten bei vorderen Kotflügeln, üblich bei Türen/Motorhauben), wird er gekantet. Bei Standardkotflügeln steht hingegen die sichere Verstauung im Vordergrund. Die fertigen Blechteile werden in spezielle Gestelle mit nicht-abrasiven Lagereinrichtungen eingelegt. Diese Gestelle verhindern, dass die Blechteile während des Transports zur Karosseriewerkstatt für Schweiß- und Lackierarbeiten gegeneinander stoßen, wodurch die Oberfläche der Klasse A geschützt bleibt.

Beherrschung der Krümmung

Die Herstellung einer Automobilkotflügel ist ein Spagat zwischen roher Gewalt und mikroskopischer Präzision. Vom ersten 1.600-Tonnen-Ziehvorgang bis zur abschließenden Prüfung mittels Lichtgitter wird jeder Schritt genau berechnet, um die Integrität der Metalloberfläche zu bewahren. Während die Automobilhersteller zunehmend auf leichtere Aluminiumlegierungen und komplexere aerodynamische Designs setzen, entwickelt sich der Stanzprozess weiter und erfordert engere Toleranzen sowie fortschrittlichere Werkzeugkonstruktionen, um die makellosen Kurven zu liefern, die man auf dem Showroom-Boden sieht.

Häufig gestellte Fragen

1. Welche sind die Hauptphasen im Kotflügel-Stanzprozess?

Der Kernprozess folgt typischerweise vier Hauptstufen: Aushämmen (Schneiden der Rohrolle), Drawing (Formen der 3D-Geometrie), Zuschneiden (Abschneiden des überschüssigen Metalls), und Falzen/Stanzen (Bildung von Kanten und Befestigungslöchern). Einige Anlagen können einen Restrike-Schritt enthalten, um die Oberfläche endgültig zu kalibrieren.

2. Warum ist die Ziehphase für Kotflügel entscheidend?

Die ziehstadium ist der Schritt, bei dem das flache Metall in seine dreidimensionale Form gezogen wird. Er ist der kritischste, da er die Geometrie und Oberflächenspannung der Karosserieteile bestimmt. Ein fehlerhaftes Ziehen kann zu Rissen, Falten oder „weichen“ Stellen führen, die sich leicht eindellen lassen, wodurch die Class-A-Qualität des Bauteils beeinträchtigt wird.

3. Benötigen Sie einen speziellen Hammer für das Metallstanzen?

Nein, im industriellen Automobilstanzprozess werden keine Hämmer verwendet. Stattdessen kommen große hydraulische oder mechanische Pressen sowie präzisionsgefertigte Werkzeuge zum Einsatz. Obwohl beim manuellen Metallformen zur Restaurierung oder bei Sonderarbeiten Hämmer und Ambosse genutzt werden können, handelt es sich bei der Serienproduktion um einen automatisierten Prozess mit hohen Presskräften.