Zusammenfassung

Transferwerkzeug-Automatisierungssysteme stellen ein effizientes Fertigungsverfahren dar, das ein mehrstationiges Werkzeug in Kombination mit einer mechanischen oder servogesteuerten Transfereinrichtung nutzt, um Metallteile automatisch zu bewegen und zu formen. Diese Methode eignet sich ideal zur Herstellung komplexer Bauteile in mittleren bis hohen Stückzahlen und bietet im Vergleich zum progressiven Stanzprozess eine größere Gestaltungsfreiheit für anspruchsvolle Teile. Der Hauptvorteil liegt in der Fähigkeit, getrennte Teile zu verarbeiten, wodurch komplexere Operationen an jeder Station möglich werden.

Was sind Transferwerkzeug-Automatisierungssysteme?

Ein Transferstanzensystem ist ein anspruchsvolles Metallumformverfahren, das auf einer Mehrstationenform basiert. Im Gegensatz zu einfacheren Stanzverfahren führt ein Transferstanzensystem mehrere Operationen – wie Umformen, Stanzen, Schneiden und Ziehen – nacheinander durch. Kennzeichnend ist der automatisierte Transfervorgang, bei dem ein Werkstück mechanisch aufgenommen, zur nächsten Station bewegt und dort präzise für den folgenden Arbeitsschritt positioniert wird. Dieser Prozess eignet sich für Teile, die zu komplex oder groß für eine Einzelstationen- oder eine fortlaufende Stanzform sind.

Das Kernprinzip besteht darin, jedes Werkstück bereits ab der ersten Station als separate, einzelne Komponente zu behandeln. In den meisten Fällen erfolgt als erster Arbeitsschritt das Ausstanzen eines Rohlings aus einer rohen Materialspule. Von diesem Zeitpunkt an ist das Teil vom Materialband gelöst. Diese Freiheit ermöglicht Arbeitsgänge, die beim fortlaufenden Stanzprozess unmöglich sind, bei dem das Teil bis zum letzten Schritt mit dem Band verbunden bleibt. Beispielsweise können Teile gedreht, angehoben oder in verschiedenen Winkeln neu positioniert werden, wodurch tiefgezogene Formen, unregelmäßige Geometrien und Bauteile mit Merkmalen auf mehreren Seiten hergestellt werden können.

Hersteller entscheiden sich für Transferwerkzeugsysteme, wenn die Produktion ein Gleichgewicht zwischen hohem Volumen, Komplexität und Kosteneffizienz erfordert. Obwohl die anfänglichen Werkzeugkosten beträchtlich sein können, reduziert die Automatisierung deutlich die Arbeitskosten und erhöht den Durchsatz bei langfristigen Produktionsläufen. Diese Technologie ist besonders in der Automobilindustrie verbreitet, um Bauteile wie Strukturkomponenten, Gehäuse und Unterbodenteile herzustellen. Um ihren Stellenwert in der Fertigung besser zu verstehen, ist ein Vergleich mit anderen gängigen Stanzverfahren hilfreich.

Kernkomponenten und Arten von Transfersystemen

Ein vollständiges Automatisierungssystem für Transferwerkzeuge integriert mehrere kritische Komponenten, die synchron arbeiten. Die Hauptelemente sind die Stanzpresse selbst, die die Kraft bereitstellt; die Mehrstationen-Werkzeugform, die die Werkzeuge für jede Umformoperation enthält; sowie der Transfermechanismus, der als automatisiertes Herzstück des Systems fungiert. Der Transfermechanismus ist es, der diese Technologie wirklich auszeichnet und deren Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität bestimmt.

Transfermechanismen haben sich erheblich weiterentwickelt, von rein mechanischen Systemen hin zu fortschrittlichen servoangetriebenen Robotern. Diese Entwicklung hat die Fähigkeiten des Stanzens mit Transferwerkzeugen erweitert und ermöglicht höhere Geschwindigkeiten sowie komplexere Handhabung der Bauteile. Die Wahl des Systems hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, einschließlich Bauteilgröße, Produktionsgeschwindigkeit und Pressenkonfiguration. Beispielsweise, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. spezialisiert auf kundenspezifische Automobil-Stanzwerkzeuge und nutzt fortschrittliche Systeme, um die strengen Anforderungen an Präzision und Effizienz großer OEMs zu erfüllen.

Die verschiedenen Arten von Transfersystemen bieten jeweils unterschiedliche Vorteile und werden je nach Fertigungsumgebung ausgewählt:

• Presseintegrierte Systeme: Diese werden direkt in die Stanzpresse integriert. Sie können mechanisch sein und von der Hauptkurbelwelle der Presse angetrieben werden, oder servoangetrieben, wodurch eine unabhängige Steuerung der Bewegungsabläufe möglich ist. Servosysteme bieten eine überlegene Flexibilität, die optimierte Bewegungen ermöglicht und so die Präzision erhöht, obwohl herkömmliche mechanische Pressen oft höhere Geschwindigkeiten bei der Serienproduktion erreichen.
• Durch-das-Fenster-Transfersysteme: Wie der Name schon sagt, verfügen diese Systeme über Transferschienen, die durch die seitlichen Öffnungen der Presse führen. Diese Konstruktion, oft ein dreiachsiger Servo-Antrieb, bietet eine hervorragende Sichtbarkeit und Zugänglichkeit zum Werkzeugbereich für Wartung und Werkzeugwechsel. Es handelt sich um eine vielseitige Lösung, die nachträglich in bestehende Pressen eingebaut werden kann.
• Roboter-Transfersysteme (Tandemlinien): Obwohl sie sich von einer einzelnen Transferpresse unterscheiden, verwendet dieser automatisierte Ansatz Industrieroboter, um große Bauteile zwischen mehreren in einer Linie angeordneten Pressen zu bewegen. Er bietet eine hohe Flexibilität für sehr große Komponenten, wie beispielsweise Karosserieteile im Automobilbau, erfordert jedoch in der Regel höhere Investitionskosten und mehr Platzbedarf.

Moderne Systeme sind überwiegend servo-elektrisch, da sie eine präzise, programmierbare Steuerung über alle drei Bewegungsachsen – Klemmen, Heben und Transfer/Neigen – ermöglichen. Dies gewährleistet eine gleichmäßige, wiederholgenaue Positionierung und Hochgeschwindigkeitsbetrieb, wobei Funktionen wie Gegengewicht-Hebeachsen und wartungsfreie Linearlager für langfristige Zuverlässigkeit und Leistung sorgen.

Der Transfermatrizen-Tiefziehprozess erklärt

Der Transfermatrizen-Tiefziehprozess verwandelt ein flaches Metallblank in ein fertiges, dreidimensionales Bauteil durch eine präzise synchronisierte Abfolge von Operationen. Jeder Presszyklus bewegt mehrere Teile gleichzeitig weiter, wobei jedes Teil eine andere Ausformungsstufe durchläuft. Der Prozess ist ein Beispiel automatisierter Effizienz und verläuft logisch vom Rohmaterial zum fertigen Bauteil.

Obwohl die genauen Arbeitsgänge je nach Bauteilgestaltung variieren, folgt der grundlegende Arbeitsablauf einer konsistenten, mehrstufigen Sequenz:

1. Materialzufuhr und Stanzen: Eine Rohmaterialspule wird in die erste Station der Presse gegeben. Hier führt die Presse einen Ausstanzvorgang durch, bei dem die anfängliche flache Form des Teils ausgestanzt und vollständig vom Materialstreifen getrennt wird. Dieser freie Rohling ist nun bereit zum Weitertransport.
2. Teileaufnahme und -weitergabe: Während der Pressenstößel nach oben bewegt wird, greift die Transfereinrichtung ein. Eine Reihe mechanischer oder pneumatischer „Greifer“, die an Transferstangen montiert sind, greift den Rohling sicher. Die Stangen heben das Teil vertikal an, bewegen es horizontal zur nächsten Station und senken es in den nächsten Werkzeughohlraum ab.
3. Umform- und Stanzvorgänge: Nachdem das Teil präzise in der zweiten Station positioniert ist, fährt der Pressenstößel abwärts und führt den nächsten Arbeitsschritt aus. Dies kann eine Tiefziehoperation zur Erzeugung von Tiefe, eine Stanzoperation zur Erzeugung von Löchern oder ein Schneidvorgang zur Formgebung der Kanten sein. Dieser Schritt wird in mehreren Stationen wiederholt, wobei jede weitere Details und Verfeinerungen am Teil hinzufügt.
4. Komplexe Vorgänge und Neupositionierung: An Zwischenstationen kann das Transfersystem das Bauteil drehen oder neu ausrichten, um Bearbeitungen an verschiedenen Seiten zu ermöglichen. Diese Fähigkeit ist entscheidend für die Herstellung komplexer Geometrien, die andernfalls eine sekundäre Bearbeitung erfordern würden. Zu den Operationen gehören Prägen, Walzen, Rillen oder sogar Gewindeschneiden innerhalb des Werkzeugs.
5. Endformung und Ausstoß: In den letzten Stationen durchläuft das Bauteil die endgültigen Umform-, Schneid- oder Flanschoperationen, um den endgültigen Spezifikationen zu entsprechen. Sobald das Bauteil fertiggestellt ist, bewegt das Transfersystem es zu einer Ausgangsstation, wo es aus der Presse ausgestoßen und auf ein Förderband oder in einen Sammelbehälter abgelegt wird.

Der gesamte Prozess ist perfekt synchronisiert. Die Bewegung des Transfersystems ist auf den Hub der Presse abgestimmt, um sicherzustellen, dass die Bauteile vor dem Schließen der Werkzeuge frei sind und für jeden Schlag exakt positioniert werden. Dieser hohe Automatisierungsgrad gewährleistet Konsistenz, Qualität und eine hohe Produktionsmenge.

Wesentliche Anwendungen und branchenspezifische Vorteile

Die Transferumformung bietet eine einzigartige Kombination aus Vielseitigkeit und Effizienz und ist damit das bevorzugte Fertigungsverfahren für komplexe Metallbauteile in mehreren Schlüsselindustrien. Ihre Fähigkeit, große, tiefgezogene Teile mit komplexen Merkmalen in hohen Stückzahlen herzustellen, schafft einen deutlichen Wettbewerbsvorteil dort, wo sowohl Form als auch Funktion entscheidend sind. Die Technologie ist besonders wichtig für Branchen, die hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit erfordern.

Zu den Hauptbranchen, die auf das Transferumformen angewiesen sind, gehören die Automobilindustrie, die Hausgerätebranche, die HLK-Technik (Heizung, Lüftung, Klima) sowie Sanitärarmaturen. Im Automobilbereich wird es zur Herstellung von strukturellen Rahmenbauteilen und Motoraufhängungen bis hin zu Kraftstofftanks und Ölwannen eingesetzt. Bei Haushaltsgeräten werden komplexe Gehäuse, tiefgezogene Waschmaschinentrommeln und Kompressorgehäuse gefertigt. Gemeinsam ist diesen Anwendungen der Bedarf an geometrisch komplexen Bauteilen, die stabil, leicht und kostengünstig in Millionenauflage produziert werden müssen.

Die wesentlichen Vorteile, die ihre Verbreitung vorantreiben, sind:

• Designfreiheit: Da das Bauteil frei von einem Trägerstreifen ist, haben Konstrukteure eine größere Flexibilität. Tiefe Ziehungen, seitliche Durchbrüche und Merkmale auf mehreren Achsen sind alle innerhalb eines einzigen Prozesses möglich, wie man es bei Konstruktionen von Herstellern wie Layana .
• Kosteneffizienz bei hohen Stückzahlen: Obwohl die Werkzeugkosten hoch sind, führt die niedrige Teilekosten bei Massenproduktionsmengen zu einer starken Rendite auf Investitionen. Automatisierung reduziert den Arbeitsaufwand, und eine hohe Materialausnutzung minimiert Abfall.
• Geeignetheit für größere Bauteile: Verglichen mit progressivem Stanzprägen können Transfersysteme deutlich größere und dickere Materialien verarbeiten, wodurch sie ideal für robuste Strukturbauteile sind.
• Integration von Arbeitsgängen: Mehrere Schritte, einschließlich nicht-traditioneller Umformverfahren sowie sogar Montage oder Gewindeschneiden innerhalb der Presse, können in einer Presse zusammengefasst werden, wodurch sekundäre Bearbeitungsschritte entfallen.

Um festzustellen, ob diese Technologie die richtige Wahl ist, sollte ein Hersteller die folgenden Faktoren berücksichtigen:

Ist die Transferstanzung die richtige Wahl für Ihr Projekt?

• Teilkomplexität: Hat das Bauteil tiefgezogene Merkmale, ein hohes Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis oder erfordert es Bearbeitungen an mehreren Seiten?
• Produktionsvolumen: Liegen die Produktionsanforderungen im mittleren bis hohen Bereich (Zehntausende bis Millionen von Teilen)?
• Teilgröße: Ist das Bauteil zu groß oder sperrig, um praktisch auf einem progressiven Matrizen-Trägerband gehandhabt zu werden?
• Materialart und -stärke: Erfordert die Anwendung Materialien mit stärkerem Querschnitt, die robuste Werkzeuge und Handhabung benötigen?

Wenn bei mehreren dieser Fragen die Antwort Ja lautet, ist die Automatisierung mit Transfermatrizen wahrscheinlich die effizienteste und wirtschaftlichste Fertigungslösung.

Häufig gestellte Fragen

1. Was ist eine Transfermatrize?

Eine Transfermatrize ist eine Art von Stanzwerkzeug, das in einer Presse mit mehreren Stationen verwendet wird, um eine Abfolge von Operationen durchzuführen. Ihr kennzeichnendes Merkmal ist, dass sie mit Teilen arbeitet, die bereits vom Materialband getrennt sind. Ein mechanisches oder robotergestütztes Transfersystem bewegt diese einzelnen Teile von einer Station zur nächsten, wodurch die Herstellung großer oder komplexer Bauteile ermöglicht wird, die nicht mit einer Folgeverbundmatrize hergestellt werden können.

2. Welche verschiedenen Arten von Transfermechanismen werden in Automatisierungssystemen verwendet?

Die gebräuchlichsten Arten von Transfersystemen sind 2-achsige und 3-achsige (oder tri-achsige) Systeme. Ein 2-achsiges System bewegt ein Teil typischerweise vorwärts und spannt/es spannt es ab. Ein 3-achsiges System fügt eine vertikale Hubbewegung hinzu, die für tiefgezogene Teile entscheidend ist. Diese Systeme können an der Presse montiert oder direkt in den Werkzeugverbund integriert sein. Moderne Systeme sind in der Regel servogesteuert, was eine vollständig programmierbare Bewegung ermöglicht, während ältere Pressen möglicherweise auf feste mechanische Automatisierung zurückgreifen. In einigen Anwendungen, insbesondere bei Tandemlinien, werden auch Industrieroboter verwendet, um Teile zwischen den Pressen zu transportieren.

3. Was ist der Unterschied zwischen Tandemwerkzeug und Transfertool?

Ein Transfertiefsystem führt mehrere Umformoperationen in einer einzigen, großen Presse durch, wobei ein integrierter Transfereinrichtung das Bauteil zwischen den einzelnen Werkzeugstationen innerhalb dieser Presse bewegt. Eine Tandemwerkzeuganlage besteht aus mehreren separaten Pressen, die nacheinander angeordnet sind, wobei die Teile häufig von Industrierobotern von einer Presse zur nächsten transportiert werden. Transfertiefen werden im Allgemeinen für kleine bis mittlere, komplexe Teile eingesetzt, während Tandemanlagen typischerweise für sehr große Teile wie Karosserieteile verwendet werden.