Vermeidung hochkommender Stanzbutzen durch Beeinflussung der Butzenreibung

Projektbeschreibung

Das Fertigungsverfahren Scherschneiden zeichnet sich durch eine hohe Ausbringungsmenge bei gleichzeitig geringen Stückkosten aus. Somit hat es sich in den vergangenen 90 Jahren zu einem der am weitesten verbreiteten Massenfertigungsverfahren entwickelt. Nahezu jedes technische Wirtschaftsgut wird heutzutage – zumindest teilweise – mit dessen Hilfe produziert. Das Einsatzgebiet des Scherschneidens erstreckt sich über ein sehr breites Anwendungsspektrum. Dieses umfasst vom Beschnitt von Formplatinen aus dem Halbzeug bis zum Beschneiden nach Bearbeitungsoperationen wie Formen, Biegen oder Prägen im Folgeverbund eine Vielzahl von Anwendungsfällen.

Hochkommende Stanzbutzen stellen eine der am häufigsten auftretenden Prozessstörungen beim Scherschneiden dar. Folgen können Ausfallzeiten sowie Bauteil- und Werkzeugdefekte sein. Damit einhergehende Kosten senken die Wirtschaftlichkeit des Prozesses und damit die Wettbewerbsfähigkeit der häufig auf diesem Gebiet tätigen KMUs.

Im Rahmen eines Vorgängerprojektes wurde gezeigt, dass eine ausreichend große Reibkraft zwischen Butzen und Matrize der entscheidende Faktor zur Vermeidung dieser Prozessstörung ist.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist, die Reibkraft gezielt durch einfache Modifikationen an der Stempelstirnfläche und an der Matrize zu erhöhen und quantitativ zu bestimmen. Die Höhe der Reibkraft, die zur Vermeidung hochkommender Stanzbutzen benötigt wird, kann anhand der Erkenntnisse aus dem Vorgängerprojekt (AiF-Nr. 18440 N) zuverlässig abgeschätzt werden.

Neben der experimentellen Bewertung von verschiedenen Stempelstirnflächen- und Matrizengeometrien aus der Literatur sollen geeignete Geometrien mit Hilfe der FEM so optimiert werden, dass die notwendige Reibkraft erreicht wird. Hierzu müssen auch die Zusammenhänge zwischen den Schneidparametern und dem Butzenübermaß sowie der daraus resultierenden Reibkraft ermittelt werden. Das Ergebnis des Optimierungsprozesses soll anschließend in Einzelhub- und Dauerhubversuchen validiert werden. Die Erstellung von Konstruktionsrichtlinien, Kennfeldern und Maßnahmenkatalogen rundet das Forschungsvorhaben ab.

Eine erfolgreiche Umsetzung der Projektergebnisse trägt dazu bei, Scherschneidprozesse robuster zu gestalten, Produktionskosten und Durchlaufzeiten zu senken, die Teilequalität zu erhöhen und kostenintensive Prozessstörungen durch hochkommende Stanzbutzen zu verhindern. Dies erhöht die Wirtschaftlichkeit des Scherschneidens und hat somit eine verbesserte Wettbewerbsfähigkeit der auf diesem Gebiet tätigen KMUs zur Folge.