Zusammenfassung

Das Entgraten gestanzter Automobilteile ist der entscheidende sekundäre Arbeitsgang, bei dem überschüssiges Material – bekannt als nACHTRAG oder verschnitt – von einem geformten Bauteil entfernt wird, um das endgültige Maßprofil zu erreichen. Typischerweise nach der Tiefziehphase erfolgend, verwandelt das Entgraten eine rohe, bindergehaltene Form in ein präzises Bauteil, das bereit für die Montage ist. Hersteller nutzen hauptsächlich zwei Methoden: mechanische Schneidwerkzeuge für hohe Stückzahlen (mit kurvengetriebenen oder Klemmaktionen) und 5-Achs-Laserschneiden für Prototypen, Kleinserien oder gehärtete Borstähle. Die Optimierung dieses Arbeitsschritts ist entscheidend, um Fehler wie Grate und Eisenfeilspäne zu vermeiden und die Verschrottungskosten zu kontrollieren.

Die Rolle des Entgravens im automobilen Stanzprozess

In der Hierarchie des metallischen Autostanzens fungiert das Entgraten als maßgebliche Brücke zwischen Formgebung und finaler Detailbearbeitung. Um seine Funktion zu verstehen, muss man zunächst die Mechanik des drawing verfahren. Wenn ein flaches Blech (Auszug) in eine 3D-Form gezogen wird—wie beispielsweise eine Türverkleidung oder Kotflügel—wird zusätzliches Material am Rand benötigt. Dieses Material, das vom Andrückring gehalten wird, steuert den Metallfluss in den Matrizenhohlraum, um Falten und Risse zu vermeiden. Sobald der Umformvorgang abgeschlossen ist, wird dieses Haltematerial als nACHTRAG oder verschnitt bezeichnet und erfüllt keinen weiteren funktionellen Zweck.

Das Beschneiden entfernt diesen Überschuss, um die endgültige Kontur des Bauteils freizulegen. Es ist selten ein eigenständiger Prozess, sondern vielmehr in einen umfassenderen transferwerkzeug oder progressiver Stanzstempel ablauf integriert. Typischerweise verläuft der Arbeitsablauf wie folgt:

1. Ausschneiden: Schneiden der anfänglichen Blechkontur.
2. Zeichnung: Umformen der komplexen 3D-Geometrie (Erzeugung des Zusatzmaterials).
3. Kürzen: Präzises Entfernen des Zusatzmaterials.
4. Abkanten/Lochen: Biegen von Laschen oder Stanzen von Löchern für die Montage.

Die Präzision der Schneidkante ist von größter Bedeutung. Eine Abweichung von nur wenigen Mikrometern kann nachfolgende Arbeitsschritte wie falzen oder Kanten , bei dem die Kante umgelegt wird, um eine sichere, glatte Oberfläche an Bauteilen wie Motorhauben und Türen zu erzeugen. Für Ingenieure bestimmt die Wahl der Beschneidungsmethode nicht nur die Toleranz des Bauteils, sondern auch den Werkzeugbudgets und die Skalierbarkeit der Produktion.

Methode 1: Mechanisches Stanzbeschneiden (Standard für hohe Stückzahlen)

Für die Serienproduktion – jährliche Stückzahlen über 100.000 – ist das mechanische Beschneiden der Industriestandard. Bei diesem Verfahren werden Hartwerkzeuge aus gehärtetem Werkzeugstahl oder Hartmetall verwendet, um das Metall in einem einzigen Presshub abzuscheren. Der Vorgang basiert auf einer Scherkraft, bei der ein bewegter Stempel das Metall über einen stationären Matrizenbolzen drückt und das Material innerhalb einer definierten Spielzone bricht.

Ingenieure wählen im Allgemeinen zwischen zwei mechanischen Ansätzen, abhängig von der Geometrie des Bauteils und den Anforderungen an die Kantenqualität:

• Scherbeschneiden: Diese Methode wird häufig für gezogene Hüllen oder tassenförmige Teile verwendet. Das Abschneiden erfolgt durch „Einklemmen“ des Materials an einer senkrechten Wand. Obwohl kostengünstig und einfacher zu warten, kann das Einklemmen einen leichten Steg oder Materialdünngestelle an der Schnittkante hinterlassen, was für Class-A-Außenflächen möglicherweise nicht akzeptabel ist.
• Shimmy (Nocken) Abschneiden: Für hochpräzise Automobilbauteile wird das Nocken-gesteuerte Abschneiden bevorzugt. Dabei wandeln Antriebsblöcke die vertikale Bewegung der Presse in horizontale oder schräge Schneidbewegungen um. Dies ermöglicht es dem Werkzeug, komplexe, konturierte Kanten senkrecht zur Metalloberfläche zu schneiden, wodurch eine saubere Schnittkante mit minimalen Graten entsteht. Laut Der Blechverarbeiter , ist das Erreichen der korrekten Schneidspaltweite – typischerweise 10 % der Materialstärke – entscheidend, um vorzeitigen Werkzeugverschleiß zu vermeiden.

Vorteile: Ungeschlagene Zykluszeiten (Sekunden pro Teil); äußerst konsistente Maße; niedrigere variable Kosten pro Einheit.
Nachteile: Hohe Kapitalausgaben (CapEx) für Werkzeuge; teuer und langsam zu ändern, wenn Designänderungen auftreten.

Methode 2: 5-Achs-Lasertrimmen (Flexibilität & Prototyping)

Da sich die Automobildesigns zunehmend auf hochfeste, leichte Materialien ausrichten, stößt das mechanische Schneiden an Grenzen. Ultrahochfeste Stähle (UHSS) und heißgeformte Borstahlteile sind oft zu hart, um sie wirtschaftlich mit herkömmlichen Werkzeugen zu schneiden, da dies zu einem schnellen Werkzeugversagen führen würde. Hier kommt das 5-Achs-Lasertrimmen .

Beim Lasertrimmen wird ein fokussierter Lichtstrahl verwendet, um das Material zu schmelzen und zu trennen. Ein mehrachsiger Roboterarm führt den Schneidkopf berührungslos entlang komplexer 3D-Konturen. Dieses Verfahren macht starre Werkzeuge überflüssig und ermöglicht die sofortige Umsetzung von Konstruktionsänderungen (ECOs), allein durch Aktualisierung des CNC-Programms.

Diese Technologie ist für zwei spezifische Anwendungsfälle entscheidend:

1. Schnellprototypisierung: Bevor kostspielige feste Werkzeuge eingesetzt werden, verwenden Ingenieure das Lasertrimmen, um die Geometrie und Passform der Bauteile zu validieren.
2. Heißstempeln: Bei sicherheitskritischen Teilen wie B-Säulen, die bei hohen Temperaturen umgeformt werden, verhärtet sich das Material sofort. Laserschneiden ist die einzige gangbare Option, um diese gehärteten Bauteile zu schneiden, ohne herkömmliche Schneidewerkzeuge zu zerbrechen.

Obwohl das Laserschneiden keine Werkzeugkosten verursacht, weist es aufgrund langsamerer Taktzeiten deutlich höhere Betriebskosten (OpEx) auf. Eine mechanische Presse könnte eine Kotflügel in 4 Sekunden schneiden; ein Laser benötigt möglicherweise 90 Sekunden. Für Hersteller, die die Lücke zwischen Prototyp und Serienproduktion überbrücken, ist diese Flexibilität jedoch von unschätzbarem Wert. Partner wie Shaoyi Metal Technology nutzen diese Dualität, indem sie Lösungen anbieten, die von 50-teiligen Prototyp-Serien (mit flexiblen Schneidverfahren) bis hin zu Millionen von IATF-16949-zertifizierten Serienteilen mittels 600-Tonnen-Presseanlagen skalierbar sind.

Häufige Schneidefehler und Fehlerbehebung

Die Qualitätskontrolle beim Beschneiden steht im Zeichen des Kampfes gegen Kantenfehler. Selbst geringfügige Unvollkommenheiten können zu Montageproblemen oder Sicherheitsrisiken für die Monteure führen. Bei der Fehlersuche konzentriert man sich in der Regel auf drei Hauptursachen: Grate, Eisenabrieb (Späne) und Verzug.

1. Grate und Umschlag

A mahlwerk ist eine scharfe, hochstehende Kante, während umfaltung die abgerundete Kante auf der gegenüberliegenden Seite ist. Diese entstehen naturgemäß beim Scherschneiden, müssen aber innerhalb der Toleranzgrenzen gehalten werden. Eine übermäßige Gratbildung wird fast immer durch falschen Schneidspalt verursacht. Wenn der Abstand zwischen Stempel und Matrize zu groß ist, reißt das Metall statt sauber zu scheren, wodurch große Grate entstehen. Ist der Spalt zu gering, verschleißen die Werkzeuge vorzeitig. Regelmäßiges Nachschleifen und Einstellen mit Ausgleichsblechen sind die übliche Abhilfemaßnahme.

2. Eisenabrieb (Späne)

Lose Metalleteilchen oder „Späne“ können beim Beschneiden ablösen und in die Presse fallen. Landen diese Späne auf dem nächsten Bauteil während eines Umformvorgangs, verursachen sie Beulen oder Dellen auf der Oberfläche – eine Katastrophe für die optische Qualität Paneele der Klasse A . Lösungen beinhalten die Integration von Vakuum-Abfallentfernern in das Werkzeugdesign und sicherzustellen, dass die Schneidstähle scharf sind, um ein Zerbröseln des Materials zu verhindern.

3. Verzug und Federrücklauf

Das Freisetzen der Spannung in einem gezogenen Teil während des Beschneidens kann dazu führen, dass sich das Metall zurückfedert oder verdreht und dadurch seine Maßhaltigkeit verliert. Dies ist besonders bei hochfesten Stählen üblich. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, verwenden Ingenieure druckplatten um das Teil während des Schneidvorgangs festzuhalten, und können die Schneidkante absichtlich um einen berechneten Betrag „falsch“ auslegen, um den Federrücklaufeinfluss auszugleichen.

Abfallmanagement und Prozesswirtschaftlichkeit

Die wirtschaftliche Seite des Beschneidens dreht sich um abfallmanagement . Da das beschädigte Material als Ausschuss gilt, stellt es einen Wertverlust dar. Durch intelligentes Prozessengineering kann dieser Verlust jedoch minimiert werden. Nesten software wird während der Stanzphase verwendet, um Teile auf dem Coil-Streifen so anzuordnen, dass der benötigte Zuschnitt minimiert wird, wodurch effektiv die Menge des Materials reduziert wird, das später abgeschnitten werden muss.

Die physische Entsorgung von Ausschussmaterial stellt zudem eine logistische Herausforderung dar. Bei hochgeschwindigkeitsfähigen progressiven Stanzwerkzeugen müssen Ausschussrutschen und Rüttelbeförderer das Abfallmaterial effizient entfernen, um sogenannte „Doppelschläge“ zu verhindern – bei denen Ausschuss das Werkzeug blockiert und dadurch katastrophalen Werkzeugschaden verursacht. Für gestanzte Automobilteile wird die Kosten des Trimmwerkzeugs oft nicht nur durch die Teilqualität gerechtfertigt, sondern auch durch die Zuverlässigkeit seines Ausschussejektionssystems, das einen unterbrechungsfreien Betrieb sicherstellt.

Fazit

Schneiden ist mehr als nur ein Schneidvorgang; es ist der entscheidende Moment, in dem ein Metallblech zu einem maßgenauen Automobilbauteil wird. Ob die rohe Kraft und Geschwindigkeit mechanischer Schneidwerkzeuge für hochvolumige Karosserieteile oder die chirurgische Präzision von 5-Achs-Lasern für gehärtete Sicherheitsstrukturen zum Einsatz kommt – das Ziel bleibt dasselbe: eine saubere, gratfreie Kante innerhalb enger Toleranzen. Während sich die Werkstoffe in der Automobilindustrie hin zu härteren, leichteren Legierungen entwickeln, schreiten auch die Schneidtechnologien weiter voran und verbinden traditionelle mechanische Prinzipien mit moderner digitaler Flexibilität.

Häufig gestellte Fragen

1. Welche 7 Schritte umfasst das Stanzverfahren?

Obwohl Abweichungen existieren, umfasst der Standard-7-Schritte-Stanzprozess typischerweise: Aushämmen (Ausschneiden der Grundform), Durchstoßen (Löcher stanzen), Drawing (Formen der 3D-Geometrie), Verbeugen (Winkel erzeugen), Luftbiegen (Formen ohne vollständiges Unterlegen), Gravieren/Prägen (Stanzen für Präzision und Festigkeit) und abschließend Abquetschen (Entfernen von überschüssigem Material aus dem geformten Bauteil).

2. Was ist der Unterschied zwischen Scheren und Schneiden?

Scheren ist ein allgemeiner Begriff für das Schneiden von Metall entlang einer geraden Linie, häufig verwendet, um den Anfangsblank von einer Bandspule zu erzeugen. Zuschneiden ist eine spezifische Art der Scherkantung, die an einem dreidimensional geformten Teil durchgeführt wird, um unregelmäßige Kanten (Zusatzmaterial) zu entfernen und das endgültige Außenprofil zu erzielen. Zum Abschneiden sind in der Regel komplexe, konturierte Werkzeuge erforderlich, nicht gerade Schneidklingen.

3. Warum wird „Zusatzmaterial“ benötigt, wenn es anschließend einfach abgeschnitten wird?

Die nACHTRAG dient als Griff für den Haltering während des Ziehvorgangs. Ohne dieses zusätzliche Material würde sich das Metall ungehindert in den Werkzeughohlraum bewegen, was zu starken Falten, Rissen und Dickenabnahmen führen würde. Das Zusatzmaterial stellt sicher, dass sich das Metall gleichmäßig über den Stempel erstreckt, und opfert sich selbst, um die Qualität des fertigen Teils zu gewährleisten.