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Wie entscheidet sich ein metallverarbeitender Hersteller für den Einsatz von Fertigungs- oder Stanztechnik?

Der Hersteller der metallverarbeitenden Werkstatt denkt nicht daran, den Kunden abzulehnen, aber bevor der Kunde eine echte Anfrage stellt, weiß man nie, was der Kunde braucht, man muss auf alles vorbereitet sein. Mehr Werkzeuge in der Toolbox können die Fähigkeit des Herstellers erhöhen, die erforderliche Menge, Zeit und Teilekomplexität zu bewältigen. Hersteller mit Stempeln Fähigkeiten können fast jede Anforderung gut bewältigen.

Ist das Design fertig, stellt sich eine weitere Schwierigkeit: Welchen Prozesspfad verwenden Sie? Welche Anweisungen sollen an der Stanzmaschine, dem Laserrevolver oder der Biegemaschine durchgeführt werden?

Stanzen oder Konfektionieren? Wie treffen Sie eine Entscheidung? ACE Stamping & Machine Co., Racine, Wisconsin, General Stamping and Metal Factory (GSM), South Bend, Indiana; Auch Kapco Metal Stamping, Grafton, Wisconsin, teilte seine Ansichten und Methoden zu diesem Problem.

James Haarsma, Vizepräsident von ACE Stamping and Machinery, sagte: „Wie man den richtigen Weg einschlägt, ist eine der größten Herausforderungen, vor der wir stehen. Dafür kämpfe ich jeden Tag.“

John Axelberg (John Axelberg), President und CEO von GSM, sagte: „Bei der Auswahl einer Herstellungsmethode für ein bestimmtes Teil berücksichtigen wir den Produktlieferzyklus und die Gesamtleistung des gesamten Produktlebenszyklus und versuchen, die kostengünstigste Option vorzuschlagen. “

Mike Kenny, Vice President von Kapco, sagte: „Für jedes Teil betrachten wir die jährliche Produktion, Geometrie, Abmessungen, Merkmale, Toleranzen, Materialien, Tonnage und Größe der Ausrüstungsanforderungen sowie den ROI der Kundenwerkzeuge als die wichtigsten Entscheidungspunkte, die eine Die Wahl der Herstellung, des Stanzens oder einer Kombination davon ist das Ergebnis der Bestimmung des geeignetsten Prozesses, um konsistente, fehlerfreie Teile zu den niedrigsten Gesamtkosten herzustellen.“

1. Ausgaben

Die Kosten sind der entscheidende Punkt, an dem alle anderen Faktoren zusammenwirken. Hersteller nutzen die Vorteile jedes Verfahrens, um Wirtschaftlichkeit zu erreichen.

Kenny nennt die Fähigkeit der Stanztechnologie, mehrere Operationen in der Stanzmaschine zu kombinieren, um den Umfang zu erweitern. „Wenn es die Möglichkeit gibt, andere Vorgänge im Stanzprozess zu kombinieren, wie z. B. Befestigen, Gewindeschneiden, Extrudieren, Stanzen oder Teilekennzeichnung, dann wird die Reduzierung der Teilekosten in der Regel die Investition in Stanzwerkzeuge ausgleichen und bei der Entscheidungsfindung helfen.“ Er sagte .

Er fügte hinzu, dass das Stanzen automatisiert werden kann und weniger Arbeit für jedes Teil erfordert als andere Operationen (wie manuelle Biegemaschinen).

2. Teilvolumen

Die Teilfahrt ist natürlich eine der wichtigsten Überlegungen bei der Bestimmung des einzuschlagenden Weges. Haarsma sagte: „Das Handelsvolumen ist normalerweise Ihr erster Indikator. Daher verwenden wir einen Schwellenwert von 6,000 pro Jahr. Wenn die annualisierte Teilecharge 6,000 oder mehr beträgt, möchten wir sie normalerweise stempeln.“ Die Maschinenzeit ist das. Als Teil der Entscheidung war auch die Lieferzeit. „Bei 15,000 Teilen pro Jahr wird meine gesamte Maschinenzeit mit Revolvern oder Lasern verbraucht. Außerdem wird unsere Lieferzeit zu lang.“

Haarsma begrenzte den Haltepunkt und sagte, es sei nur eine Faustregel. „Abhängig von anderen Faktoren dürfen wir nur 3,000 Teile pro Jahr drucken.“

Kenny hält sich strikt an strenge quantitative Regeln. „Die Vorgabe der Anzahl, des Lebenszyklus und der Designdynamik wird das Team voranbringen, aber es gibt keine klare Faustregel.“ Als er gedrängt wurde, listete er einen kritischen Wert auf. Er sagte: „Im Allgemeinen werden Teile mit einer Jahresproduktion von 5,000 oder mehr das Stanzgeschäft suchen.“

Auf den kritischen Wert hat Axelberg gar nicht hingewiesen. „Wir haben noch nie eine Grenze in den Sand gezogen. Wir werden unser Bestes geben, um die Bedürfnisse und Ziele des Kunden zu verstehen. Wenn die Wahl nicht klar ist, werden wir verschiedene Optionen vorschlagen. Es gibt keine feste Zahl, die für alle Bereiche gilt, weil jedes Teil ist Es gibt einzigartige Rahmenbedingungen. Das macht dieses Geschäft so interessant!“

3. Fahrplan

Vorlaufzeit und Produktentwicklung können den Lebenszyklus eines Teils vom Beginn der Herstellung bis zum Ende des Stanzens beeinflussen.

Axelberg erläuterte, wie der Fahrplan des Kunden zur treibenden Kraft wurde. Er sagte: „Es hängt sehr davon ab, wann der Kunde die Teile braucht.“ „Für einen unserer Großkunden haben wir in sechs Wochen 20,000 großformatige Teile mit Lasern und Biegemaschinen bearbeitet.“

Axelberg fügte hinzu, dass GSM, da diese Arbeit ein sehr großes jährliches Verarbeitungsvolumen erfordert, langfristige, rigorose Tools verwendet, die das Projekt übernehmen können, wenn es fertig ist. „Innerhalb von 12 Wochen werden die Teile dann zu Stanzteilen umgebaut. Das fängt also bei weichen Werkzeugen an und hört bei harten Werkzeugen auf. Das werden wir regelmäßig machen.“

Wie entscheidet sich ein metallverarbeitender Hersteller für den Einsatz von Fertigungs- oder Stanztechnik?

Axelberg sagte, dass die Lasertechnologie in gewissem Maße die Nachfrage nach diesem zweigleisigen Ansatz vorangetrieben habe. „Ich denke, viele Erstausrüster haben sich an die Reaktionsfähigkeit von Laserfertigungsanlagen und ihre Fähigkeit gewöhnt, fast jedes Produkt schnell herzustellen.“ Wenn sich das Produkt noch in der Testphase befindet, ziehen Kunden daher möglicherweise nicht in Erwägung, harte Werkzeuge zu verwenden . Zu anderen Zeiten muss das endgültige Design des Teils ausgearbeitet werden. In diesem Fall beginnt GSM mit a Laser schneiden/Biege-Umformverfahren und entwickeln sich dann zu einem Stanzwerkzeug.

Axelberg sagte, dass ein weiterer Grund, warum Kunden möglicherweise nicht rechtzeitig mit der Arbeit beginnen können, um Stanzwerkzeuge aufzunehmen, die Natur ihrer Industriezweige ist. Solarenergie ist eine unberechenbare Branche. Projekte können sehr groß sein und sind aufgrund der Komplexität der Finanzierung und Lizenzierung in der Regel komplexe Transaktionen. Der Zeitpunkt, an dem das Projekt in Betrieb genommen werden muss, wurde im Voraus festgelegt. Am letzten Tag können alle anderen Angaben verletzt werden. Daher müssen wir für viele dieser Jobs, sobald sie entschlossen und erfolgreich sind, gehen. Das sind viele Teile. “

Axelberg sagte, dass die Einführung von Hochleistungs-Faserlasern einen großen Einfluss auf materialtypunabhängige Berechnungen hatte. Vor etwa fünf Jahren baute GSM Stanz- und Besäumwerkzeuge, um die geschnittenen Platinen in seinen Pressen zu verarbeiten. Trotz aller manuellen Operationen ist der Prozess immer noch schneller als das Schneiden von Teilen mit einem Laser. „Wir werden rechteckige Teile mit quadratischen Ecken auf CNC-Stanzen bearbeiten, weil das schneller ist als Laserschneiden. Nicht mehr. Jetzt reservieren wir Stempel für die 3D-fähigen Teile, die nicht mit Lasern erstellt werden können. Weil diese Stempel nicht beginnen können, sich der Profilierung zu nähern Geschwindigkeit des Faserlasers.“

4. Teilegröße

Kenny sprach über einen weiteren Faktor: die Teilegröße. Er sagte, dass ein großer Teil davon wahrscheinlich dazu führen wird, dass sich der Betrieb auf die Fertigung anstatt auf das Stanzen verlagert. „Dies liegt daran, dass die Kosten des Werkzeugs mit jedem inkrementellen Vorgang im Werkzeug steigen und ein vollständiges Werkzeug möglicherweise mehr Platz benötigt, als die Druckmaschine zur Verfügung steht.“

Kenny wies darauf hin, dass kleinere Teile niedrigere Formkosten haben, so dass der Return on Investment kürzer ist. „Große Teile erfordern möglicherweise ein größeres jährliches Druckvolumen. Alternativ können wir mehrere Prozesse in Betracht ziehen, wie zum Beispiel das Laserschneiden des Rohlings und dann das manuelle Übertragen in eine Umformform oder das Stanzen in der Form und das anschließende Umformen in einer Biegemaschine.“

Haarsma sagte, dass die Größenbeschränkung von der Umformzeit der Stanzwerkzeuge abhängt, da das größte Stanzbett des Unternehmens 8 m lang ist. „Für uns also, wenn ein Stück groß ist und es hat Auswerfer, Entlastungs- und Spritzpistolen, dann brauchen Sie ein automatisches Pressensystem – 2,000 Tonnen, Rücken an Rücken Pressen wegen Ihrer progressiven Auswahl. Zu lang , bei größeren Teilen mit vielen Umformmerkmalen ist die Größe der limitierende Faktor beim Stanzen.“

5. Formen, Konturen, geometrische Formen, Merkmale

Kenny sagte, dass in vielen Fällen Teilegeometrie, Merkmale, Toleranzen und erforderliche Tonnage- und Maßausrüstungsspezifikationen die Hauptgründe sind, warum Kapco sich für das Stanzen statt für die Fertigung entscheidet.

Er sagte: „Bei einer Servopresse kann es bestimmte Merkmale wie Löcher, Vertiefungen, Prägungen und Rippen oder Toleranzen geben, die bei einer Servopresse vorteilhafter sind, die uns möglicherweise dazu bringen, sie zu stanzen.“ das Loch und seine Position relativ zur Kante können bei der Wahl des Stanzens oder der Herstellung helfen.“

Axelberg sagte, dass einige Teiledesigns keine andere Wahl haben, als Stanzwerkzeuge herzustellen. Biegemaschinen sind zum Biegen, nicht zum Formen bestimmt. Daher haben wir nur Hunderte von Ziehsteinen hergestellt. “

Haarsma stimmte zu. „Stempeln ist zum Beispiel das einzige Verfahren, das einen Kreis bilden kann.“ Er fügte hinzu, dass einige hochwertige Teile aufgrund ihrer Komplexität auf einer Revolverpresse laufen werden.

„Ich habe einige Teile mit vielen perforierten Löchern und die Jahresproduktion ist sehr hoch. Wir arbeiten mit einer Revolverpresse. Das liegt daran, dass in den Teilen viel passiert Zu lang. Kunden zahlen nur für ein Werkzeug im Wert von 300,000 USD, es sei denn, es handelt sich um eine große Anzahl.

„Am Ende haben wir sie auf Revolverpressen und Stanzmaschinen gefahren, weil man viele Formen hineinlegen und alle Schnitte auf einmal machen kann. Dann bringt man sie in Nebenoperationen, um sie zu formen, genau wie eine 90-Grad-Biegung.“ genannt.

Haarsma sagte, dass die Größe bestimmt, dass das Teil mit dem Stempel gestanzt werden sollte, wenn das Formmerkmal groß ist. „Wenn es rund ist, eine Membran oder etwas anderes, wenn es größer als 4 Zoll ist, können Sie keine Löcher in die Revolverpresse stanzen, da sie die gleiche Größe wie der Werkzeughalter hat.“ Daher müssen wir es nur aufgrund der Geometrie des Teils stanzen. “

6. Toleranz

Haarsma sagte, dass ein weiterer Faktor, der eine harte Form bestimmt, die Toleranz ist, die sowohl bei Revolverstanzen als auch bei Stanzpressen nicht eingehalten werden kann. „Wir sind auf 200 Teile pro Monat gestoßen. Wir haben sie gestanzt, weil wir 300 Löcher hatten, die mit einer Toleranz von + 0 / -1 und einer Position von + 0 / -2 eng beieinander lagen.“

Kenny sagte, dass Stanzen die Toleranzkontrolle verbessern und die Wiederholbarkeit erhöhen kann, da das Werkzeug die Arbeit erledigen kann. „Steuerungen und Sensoren können hinzugefügt werden, um den Prozess besser zu kontrollieren.“

7. Oberflächenbehandlung, Kantenqualität

Hersteller sagen, dass die Präferenz der Kunden für bestimmte Oberflächen in eine Richtung weisen kann.

„Die Randbedingungen vom Stanzen bis zum Laserschneiden sind absolut unterschiedlich“, sagt Axelberg. „Je nach Art des Formteils, das Sie formen, können kleine Risse an der Schnittkante eher auftreten. Stanzkanten werden in der Regel schärfer, daher verwenden wir zum Glätten der Kanten häufig Vibrationsentgratmaschinen.“

Halsma vertritt einen anderen Standpunkt. „Manchmal wollen Kunden keine lasergeschnittenen Kanten. Sie bevorzugen gestanzte Kanten mit Rissen und Knicken, sodass 70 % des Materials gereinigt werden können. Dann fängt man an Durchbrüche und Übergänge zu bekommen, aber man kann sie entgraten An der Kante des Laserschnitts sehen Sie, abhängig von der Dicke des Teils, die Strahlfrequenz. Sie beeinflusst das Finish der Seite.“

Kenny ergänzt: „Mit Hilfe einer Servopresse lässt sich der Trenngrad verbessern.“

8. Materialtyp

Haarsma sagte, dass, obwohl die Art des Materials, das das Bauteil bildet, ein Faktor ist, mit dem Aufkommen der Faserlasertechnologie seine Anzahl nicht mehr so ​​hoch ist wie zuvor. „Wir haben Titan, Gold und Messing gepresst. In der Vergangenheit waren wir sehr eingeschränkt. Wir konnten keine CO2-Laser verwenden, um Titan, Messing oder andere rote Metalle als reflektierende Materialien zu schneiden. Vor anderthalb Jahren kauften wir optische Fasern, die durchdringen können diese reflektierenden Materialien. Laser.“

9. Materialverwendung

Axelberg sagte, dass die Rohstoffnutzung eine weitere wichtige Determinante sei. „Die Geometrie einiger Teile kann im Stanzwerkzeug viel Abfall hinterlassen, aber wenn sie mit anderen Teilen auf dem Laser verschachtelt werden, entsteht fast kein Abfall.“ Generell kann die Einsparung von Materialkosten höhere Verarbeitungskosten rechtfertigen. Axelberg fügte hinzu: „Dieser Wendepunkt variiert mit den Stahlpreisen.

„Die Teile sind zum Beispiel aus Metall der Güteklasse 50 und Nr. 8 verzinkt. Da die Produktion zu steigen beginnt, hoffen wir, auf eine vollständige progressive Form übergehen zu können. Leider aufgrund der Materialausnutzung im Vergleich zur Laserbearbeitung mangelhaft, daher beträgt die Amortisationszeit der Form ca. 21 2/XNUMX Jahre. Deshalb haben wir einen Kompromiss vorgeschlagen. Für den Coil-Betrieb haben wir ein zweigeteiltes Rohlingswerkzeug gebaut, das dem Materialausstoß des Lasers entsprach und den Ausstoss stark steigerte.

Kenny sagte, dass er festgestellt hat, dass der Stanzprozess eine bessere Materialausnutzung und niedrigere Prozesskosten bietet als der Herstellungsprozess, aber die Spulenausbeute könnte ein weiterer Entscheidungspunkt sein. Er sagte, dass das Unternehmen ein Gleichgewicht zwischen Volumen und Spulenaustausch findet, um Effizienz und Lagerbestand richtig zu verwalten.

10. Nachgelagerter Prozess

Kenny sagte, dass Stanzen eine bessere Prozesskontrolle ermöglichen kann, was für nachfolgende Vorgänge wie Schweißen und Montage wichtig ist.

Fazit: Beides ist besser

Alle drei Stanzformenhersteller sagten, dass eine duale Produktionskapazität ihre Produkte und ihre Fähigkeit zur Kundenbindung verbessern kann.

Axelberg sagte: „Es ist großartig, Fertigungs- und Stanzmöglichkeiten zu haben.“ „Ich möchte kein reiner Stanzer sein. Oder umgekehrt. Wenn der Output der Fabrik richtig hoch ist oder die Form bricht, können wir mit Stanzmaschinen oder Laser- und Biegemaschinen Teile produzieren.“

Alle drei sagten, dass sie alle das Projekt zitierten.

„Wir verwenden verschiedene Methoden, um es zu berechnen“, sagte Haarsma. „Die Herstellung ist einfacher zu zitieren, weil Sie eine Software haben, die Ihnen viel Arbeit abnehmen kann. Beim Stanzen muss ich einen Streifen anordnen, um die Ausbeute des Materials abzuschätzen, daher dauert es länger als die Herstellung.“

Kenny sagte, dass Kapco Stanz- und Fertigungstechnologie bereitgestellt hat, um seine Kunden zu verschiedenen Zeiten im Produktlebenszyklus für das gleiche Teil zu unterstützen. „Es ist nicht ungewöhnlich, dass wir mit Fab-Technologie das erste Teil produzieren, um das Teil zu testen und Kleinserien-Prototypen bereitzustellen, bis eine größere Menge an Programm benötigt wird. Dann investieren wir in Stanzwerkzeuge. Oder wenn das Volumen reduziert wird Beim Stanzen am Ende des Produktlebenszyklus nicht realisierbar wird, werden wir wieder auf die Fertigung von Teilen umstellen. Unsere Kunden können von optimierten Produktionsabläufen in kleinen oder großen Stückzahlen profitieren.“

Axelberg sah voraus, dass eine weitere neue Technologie die „Fab?“ „Wir haben noch keinen 3D-Metalldrucker, aber ich sehe, dass diese Technologie die Kosten für Umformwerkzeuge für kleine Losgrößen mit komplexen Geometrien erheblich reduziert.

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