Die maschinelle Fertigung von Stanz-Biegeteilen ist eine Kompetenz von Saxonia-Franke. Das Familienunternehmen in Göppingen zeigt sein profundes Know-how auch in der Umform- und Spritzgusstechnik und bedient internationale Kunden insbesondere in der Automobil-, Bau- und Elektroindustrie. Von der ersten Anfrage bis zur Serienfertigung nehmen die Spezialisten dabei die Bauteilqualität wie auch Produktionsprozesse ins Visier.
Hochfester Stahl verschleißt die Werkzeuge stark
So wurden zur Herstellung von Blechkomponenten hochfester Edelstahl mittels Stempel und Matrize in einem Arbeitsschritt umgeformt und gestanzt. In diesem Prozess werden die Werkzeuge durch Abrasion und Adhäsion extrem beansprucht, da sie gegen die Zugfestigkeit des Materials von 1.000 MPa arbeiten müssen.
„Unbeschichtete Werkzeuge sind hier nach kurzer Zeit nicht mehr zu gebrauchen“, verdeutlicht Lucas Höer von Saxonia-Franke. Der Assistent der Geschäftsleitung war an der Suche nach Möglichkeiten unter Federführung des Werkzeugbauleiters Andreas Ziller – inzwischen in Rente – beteiligt. Dieser diskutierte die Problematik nach ersten Umsetzungsversuchen auch mit Alexander Sulz von Oerlikon Balzers.
Daraus resultierte die Konstruktion eines Werkzeugs aus Schnellarbeitsstahl mit AlCrN-Beschichtung. Ergebnis des Einsatztests: gut 140.000 gefertigte Teile. Das war ökonomisch solide, aber noch zu wenig Performance angesichts der beauftragten Stückzahlen des Kunden und der starken Maschinenauslastung. „Das muss besser gehen“, dachte sich Höer. Die Forderung lautete: So wenig Stillstand und Ausschuss durch die Instandhaltung und das Wiedereinlaufen der Werkzeuge wie möglich.
Kohlenstoffschicht passt zum Edelstahl
Anforderungen, die Sulz zu einem Vorschlag mit einer besonderen Beschichtung führten: Balinit Mayura. Die Kohlenstoffschicht bringt mit mehr als 65 GPa eine höhere Härte als die AlCrN-Beschichtung für den abrasiven Einsatz in Edelstahl mit. Außerdem neigt dieser Werkstoff zum Aufschmieren – und genau dafür bietet die Schicht antiadhäsive Eigenschaften dank ihrer Glätte. Zugleich bleibt die Schärfe der Schneidkanten durch die dünne Schicht, in diesem Fall 0,8 μm, lange erhalten.
Der Kundenberater traf damit ins Schwarze: Das neu konstruierte Werkzeug, nun aus Hartmetall, wurde von Oerlikon Balzers mit einem speziellen Verfahren oberflächenbehandelt und Mayura-beschichtet. Ergebnis: 600.000 gefertigte Teile, also mehr als die vierfache Standzeit im Vergleich zur vorherigen Beschichtung. Für mehr Fertigungssicherheit wechselt Saxonia-Franke die Werkzeuge schon nach 400.000 Hüben. Dieser Leistungssprung bedeutete auch deutlich weniger Instandhaltungs- und Rüstzeiten sowie Maschinenstillstände. Für die zwei Stempel, die in einem Werkzeugmodul verbaut sind, wird nur noch ein Drittel an Ersatzteilen gebraucht.
Höer schätzt die gesamten Einsparungen im Vergleich zur vorherigen Beschichtung, gerechnet über alle Anwendungen und deren Einsatz hinweg, auf rund 13.000 Euro pro Jahr. Das unterstreicht, dass die Beratungs- und Anwendungskompetenz zur Standzeiterhöhung und damit zur Wirtschaftlichkeit beigetragen hat.