Zusammenfassung

Stanzgetriebekomponenten ist die branchenübliche Fertigungslösung zur Herstellung hochpräziser Automobilteile wie Zahnräder, Kupplungsnaben und Gehäuse in großem Maßstab. Im Gegensatz zur spanenden Bearbeitung, bei der Material entfernt wird, nutzt das Metallstanzen progressiver Stanzstempel und tiefziehen -Techniken, um komplexe Geometrien mit überlegener Geschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit zu formen. Für Entwicklungsingenieure und Einkäufer bietet dieses Verfahren einen entscheidenden Vorteil: die Möglichkeit, Toleranzen im Mikrometerbereich einzuhalten und gleichzeitig die Stückkosten bei Großserien (typischerweise >100.000 Einheiten) um über 40 % zu senken.

Wichtige Getriebekomponenten, hergestellt durch Stanzen

Moderne Automobilgetriebe setzen auf gestanzte Metallarchitekturen, die schwerere und teurere gegossene oder maschinell bearbeitete Alternativen ersetzen. Der Übergang zu gestanzten Bauteilen hat es Herstellern ermöglicht, das Gewicht der Antriebsstränge zu reduzieren, ohne die Drehmomentkapazität zu beeinträchtigen. Basierend auf den aktuellen Fertigungsmöglichkeiten werden mehrere kritische Baugruppen heute vorwiegend durch Präzisionsstanzen hergestellt.

Kernkomponenten des Antriebsstrangs

• Kupplungsnaben und -trommeln: Diese komplexen zylindrischen Teile erfordern Tiefziehverfahren zur Herstellung des Gehäuses, gefolgt von Nachbearbeitungsschritten zum Schneiden der Verzahnungen. Das Stanzverfahren gewährleistet die hohe Materialdichte, die erforderlich ist, um Rotationsbelastungen standzuhalten.
• Getriebestufen: Während Hochleistungsräder oft geschmiedet werden, werden leichtere Getriebestufen für Hilfsfunktionen oder kleinere Baugruppen häufig gestanzt. Dieses Verfahren stellt eine „perfekte Passform“ sicher, was einen reibungslosen Betrieb und Geräuschreduzierung gewährleistet – ein entscheidender Qualitätsfaktor, den Hersteller wie Hidaka USA .
• Reaktionsgehäuse und -träger: Diese strukturellen Bauteile beherbergen die Planetenradsätze. Das Stanzverfahren ermöglicht die Erzeugung komplexer Verriegelungsmerkmale und Laschen in einem einzigen Durchgang, wodurch das Schweißen mehrerer Einzelteile entfällt.

Fluidmanagement und Gehäuse

Neben der Drehmomentübertragung ist das Stanzverfahren entscheidend für die hydraulische Dichtheit des Getriebes. Ölpansche und ventildeckel sind klassische Beispiele für tiefgezogene Bauteile. Diese Teile müssen strengen Anforderungen an die Flachheit genügen, um eine dichte Abdichtung gegen das Getriebegehäuse zu gewährleisten. Hersteller setzen spezielle hydraulische Pressen ein, um diese tiefen Formen aus flachen Rohlingen zu ziehen, ohne dass die Materialwände bis zum Versagen ausgedünnt werden.

Fertigungsverfahren: Progressiver Stempelschnitt vs. Tiefziehen

Die Auswahl der richtigen Stanzmethode ist der erste Schritt zur Kostenoptimierung. Zwei Hauptverfahren dominieren die Produktion von Getriebekomponenten, wobei jedes unterschiedliche geometrische Anforderungen erfüllt.

Progressive Stanztechnik ist die bevorzugte Methode für die Hochgeschwindigkeitsproduktion kleinerer Präzisionsteile. Erklärt von ESI Engineering , ermöglicht diese Methode sekundäre Operationen wie Kalibrieren und Durchlochen innerhalb der Presse, wodurch bei jedem Hub ein fertiges Bauteil entsteht. Umgekehrt ist tiefziehen unverzichtbar für die Herstellung nahtloser, tassenförmiger Strukturen wie sie in Kupplungspistons und Druckspeichern verwendet werden, da Schweißnähte Schwachstellen darstellen würden.

Stanzmaterialien für Anwendungen mit hohem Drehmoment

Die Umgebung im Getriebe ist aggressiv, geprägt durch hohe Temperaturen, Reibung und Scherkräfte. Die Werkstoffauswahl richtet sich daher nach dem Kompromiss zwischen Umformbarkeit (für den Stanzprozess) und Haltbarkeit (für die spätere Anwendung).

Niedriglegierter Stahl bleibt das Standardmaterial für tiefgezogene Stanzteile. Laut Werkstoffdaten von Trans-Matic bietet niedriglegierter Stahl ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und wird durch Kaltverfestigung beim Umformen natürlicherweise verhärtet, wodurch die strukturelle Integrität des fertigen Bauteils verbessert wird. Dies macht ihn ideal für Kupplungsgehäuse und Ölwanne, die unter Druck Verformungen widerstehen müssen.

Aluminiumlegierungen werden zunehmend für Gehäuse und Abdeckungen vorgeschrieben, um die gesetzlichen Durchschnittsverbrauchsvorgaben (CAFE) zu erfüllen. Obwohl Aluminium aufgrund seiner Neigung zum Reißen (geringere Umformbarkeitsgrenze) schwieriger zu stanzen ist, beträgt sein Gewicht etwa ein Drittel dessen von Stahl und ermöglicht so eine erhebliche Massenreduzierung der gesamten Getriebeeinheit.

Für spezialisierte Anwendungen Kupfer und Messing werden in Sensorkomponenten und Scheiben innerhalb der elektronischen Steuereinheiten (ECUs) des Getriebes eingesetzt. Diese Materialien bieten die notwendige Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, weisen jedoch nicht die strukturelle Festigkeit von Stahl auf.

Strategische Analyse: Stanzen vs. CNC-Bearbeitung

Die Entscheidung, ob ein Getriebeteil gestanzt oder maschinell bearbeitet wird, hängt typischerweise von der Losgröße und der Geometrie ab. Diese „Make-vs.-Buy“-Analyse stellt einen entscheidenden Wendepunkt für die Beschaffungsstrategie dar.

Die Stückzahl-Schwelle: Die CNC-Bearbeitung ist subtraktiv und linear – die Herstellung eines Teils benötigt eine festgelegte Zeit. Das Stanzverfahren hingegen ist transformierend und parallel. Sobald die Werkzeuge (Matrize) hergestellt sind, sinken die Stückkosten stark ab. Im Allgemeinen sind Mengen unter 5.000 Einheiten bearbeitungstechnisch günstiger, um Werkzeugkosten zu vermeiden, während Mengen über 50.000 deutlich zugunsten des Stanzens sprechen.

Überbrückung der Lücke: Eine große Herausforderung entsteht, wenn Projekte vom Prototypenstadium in die Serienproduktion übergehen. OEMs benötigen oft einen Partner, der sowohl die anfängliche Validierung in geringen Stückzahlen als auch die spätere Hochlaufphase in hohen Stückzahlen bewältigen kann. Shaoyi Metal Technology spezialisiert sich auf diesen Übergang und bietet Leistungen von schneller Prototyperstellung bis hin zur Fertigung mit 600-Tonnen-Presstechnik. Ihre nach IATF 16949 zertifizierten Prozesse stellen sicher, dass Komponenten wie Querlenker und Subrahmen strenge globale Standards erfüllen, egal ob fünfzig Prototypen für Tests oder Millionen von Einheiten für die Montage benötigt werden.

Präzisionsfähigkeiten: Historisch gesehen hatte die spanende Bearbeitung beim Maßhaltigkeitsbereich die Nase vorn. Moderne Präzisionsstanzverfahren können jedoch heute für viele Merkmale Toleranzen von bis zu ±0,001 Zoll (0,025 mm) erreichen. Abstech- und Kalibrieroperationen, die in die Stanzmatrize integriert sind, können Zahnflanken erzeugen, die maschinell bearbeiteten Oberflächen Konkurrenz machen und oft eine nachträgliche Schleifbearbeitung überflüssig machen.

Qualitätssicherung und Präzisionsstandards

Im Automobilsektor ist ein Getriebedefekt katastrophal. Daher unterziehen sich gestanzte Bauteile strengen Qualitätssicherungsprotokollen, die weit über einfache dimensionsmäßige Prüfungen hinausgehen.

Hersteller setzen sensortechnologie in der Matrize um den Stanzprozess in Echtzeit zu überwachen. Sensoren erkennen Fehleinläufe oder Schlackenmarkierungen, die das Bauteil oder das Werkzeug beschädigen könnten, und stoppen die Presse sofort, um fehlerhafte Chargen zu verhindern. Darüber hinaus messen optische Inspektionssysteme nach dem Stanzen kritische Abmessungen – wie den Innendurchmesser einer Kupplungsnabe oder die Flachheit eines Anbauraums – anhand digitaler CAD-Modelle.

Die Einhaltung von Standards wie IATF 16949 ist für Getriefersteller zwingend erforderlich. Diese Zertifizierung stellt sicher, dass der Stanzer über ein ausgereiftes Qualitätsmanagementsystem verfügt, das Fehlervermeidung und kontinuierliche Verbesserung ermöglicht und somit das Risiko von Garantieansprüchen für den Automobilhersteller reduziert.

Effizienzsteigerung in der Antriebsstrangfertigung

Das Stanzen von Getriebekomponenten stellt den Schnittpunkt zwischen metallurgischer Wissenschaft und industrieller Serienfertigung dar. Durch den Einsatz von Verfahren wie Mehrstufenstanzung und Tiefziehen können Hersteller die komplexen, leichten und langlebigen Teile liefern, die moderne Antriebsstränge erfordern.

Für Beschaffungsteams liegt der Wert in der Skalierbarkeit. Obwohl die anfänglichen Investitionen in Werkzeuge erheblich sind, führt die langfristige Senkung des Stückpreises und die Gewährleistung wiederholbarer Präzision dazu, dass das Stanzverfahren bei serienmäßigen Automobilgetriebeprogrammen die überlegene Wahl ist.

Häufig gestellte Fragen

1. Was sind gestanzte Getriebekomponenten?

Gestanzte Getriebekomponenten sind Metallteile, die durch das Pressen von flachem Blech in spezifische Formen mithilfe von Hochtonnenpressen und Werkzeugen hergestellt werden. Häufige Beispiele sind Kupplungsnaben, Reaktionsgehäuse, Ölwannen, Ventildeckel und bestimmte Zahnradtypen. Diese Teile ersetzen schwerere gegossene oder maschinell bearbeitete Alternativen, um Gewicht und Kosten zu reduzieren.

2. Welche sind die 7 Schritte des Stanzverfahrens?

Der Stanzprozess umfasst typischerweise eine Abfolge von Operationen, die entweder in einem einzigen progressiven Werkzeug oder an mehreren Stationen erfolgen können: Aushämmen (Ausschneiden der Grundform), Durchstoßen (Löcher stanzen), Drawing (Dreidimensionale Formen bilden), Verbeugen (Winkel erzeugen), Luftbiegen (Formen ohne vollständiges Unterlegen), Prägen (Prägen für Oberflächenfinish/Detail), und Zuschneiden (Entfernen von überschüssigem Material).

3. Wie präzise ist das Metallstanzen für Zahnräder?

Moderne Feinschneid- und Präzisionsstanverfahren können Zahnradzähne mit Toleranzen im Tausendstel-Zoll-Bereich herstellen, was für viele Getriebeanwendungen geeignet ist. Während primäre Antriebszahnräder mit hoher Belastung oft geschmiedet oder maschinell bearbeitet werden, kommen gestanzte Zahnräder aufgrund ihrer Kosteneffizienz und ausreichenden Haltbarkeit häufig bei internen Mechanismen, Parksperrkeilen und Fluidpumpengetrieben zum Einsatz.