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Thermoplastische Kunststoffe endlich gratfrei stanzen

08.11.2019 12:32

Thermoplastische Kunststoffe endlich gratfrei stanzen

Grat und Flitter, auch Engelshaar genannt, entstehen beim Stanzen von thermoplastischen Kunststoffen. Stanova hat Stanzverfahren entwickelt, die dieses Problem deutlich verringern.

Gratfreies Stanzen von Kunststoffen ist bisher nicht in einem Hub möglich. An den Schnittkanten bilden sich Grat und Flitter, die Monteur(innen) im Schaltschrankbau verletzen können. Außerdem können sie die Funktionsfähigkeit von Bauteilen beeinträchtigen. Wer jemals verzweifelt den Grund für eine Fehlermeldung suchte und schließlich im Schaltschrank ein Kabel fand, das durch die scharfen Kanten eines Verdrahtungskanals beschädigt wurde, weiß um das destruktive Potenzial von Engelshaar.

Stanova Stanztechnik GmbH hat zwei Verfahren entwickelt, mit dem die gängigen Kunststoffe Polyvinylchlorid (PVC) und Polycarbonat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC-ABS) gratfrei gestanzt werden können. „Wir haben viele Trial-and-Error-Schleifen hinter uns, bis wir substanzielle Verbesserungen erreicht haben“, sagt Manuel Schulz, Automatisierungstechniker bei Stanova. Stempelbeschichtungen und thermische Bearbeitungen von Werkzeug und Werkstoff brachten nicht die erhofften Verbesserungen.

Vor allem setzte sich nach zahlreichen Versuchen die Erkenntnis durch, dass es nicht ein erfolgreiches Verfahren für alle thermoplastischen Kunststoffe geben kann, sondern dass sich jeder Werkstoff beim Scherschneiden durch Stanzen anders verhält. Jeder Kunststoff ist eine regelrechte Diva. Deshalb hat Stanova in einem ersten Schritt ein Verfahren für das Stanzen von PVC patentieren lassen: „PVC ist ein Werkstoff, bei dem wir durch hohe Stanzgeschwindigkeiten in Kombination mit einem kleinen Schneidspalt gute Ergebnisse erzielt haben“, sagt Uwe Heidler, Versuchsingenieur bei Stanova. Die hohen Stanzgeschwindigkeiten von bis zu 1000 Hüben pro Minute erreicht Stanova durch den Einsatz von Exzenterstanzen, die von Servomotoren angetrieben werden. Eine hohe Produktionsgeschwindigkeit ist besonders da sinnvoll, wo Endlosmaterial gestanzt wird oder wo ein Vorschub die Werkstücke auf den Takt der Stanzeinheit beschleunigt.

Die Verfahrensinnovation ist einfach und komplex zugleich: Das Werkzeug fährt nicht mehr mit dem Werkstück mit, sondern ist stationär, während das Material vorgeschoben wird. Das ist insofern eine Herausforderung, weil die Vorschubbewegung und das Stanzen exakt synchronisiert werden müssen. Die Synchronisation betrifft alle Antriebe, die beiden Exzenter, die für das Stanzen zuständig sind, die beiden Antriebe, die das Material vorschieben. Beim Stanzen von Verdrahtungskanälen muss noch eine dritte Exzenterpresse synchronisiert werden. Sie stanzt die Befestigungslöcher in den Boden, die andere Abstände als die Seitenstanzen haben. Ein höchst komplexes Zusammenspiel und das alles über 16 Hüben pro Sekunde.

Ein weiterer Vorteil: Einfachwerkzeuge lassen sich schnell und günstig umrüsten. Durch die stationäre Anordnung der Werkzeuge wird deutlich weniger Energie benötigt als mit Mehrfachwerkzeugen, die während des Stanzvorgangs mit dem Werkstück mitfahren und danach wieder zum Ausgangspunkt zurückkehren. Die Exzenterstanze von Stanova hat bei maximaler Stanzleistung (1000 Hübe pro Minute) eine Leistungsaufnahme von 7 bis 10 kW/h. Dagegen verbraucht eine hydraulisch angetriebene Stanzmaschine mit circa 30 bis 40 kW/h mehr Strom bei weniger Hüben pro Minute.

Die Energieeinsparung setzt sich fort bis zum Extruder, der die zu stanzenden Halbzeuge und Profile erzeugt. Der Extruder kann aber häufig nicht bei maximaler Auslastung fahren, weil die herkömmlichen Stanzen zu langsam sind. Nach Aussagen des Extruderherstellers Battenfeld-Cincinnati sinkt der Wirkungsgrad moderner Extruder im Teillastbereich auf 50 bis 60 % ihrer maximal möglichen Leistung.

Läuft der Extruder nun nicht mehr im Teillastbetrieb, sondern leistet die maximale Ausbringung, wird die Wärmeleistung besser ausgeschöpft. Hier besteht gerade in der Kunststoffindustrie, deren Energiebedarf zu 60 % aus elektrischer Energie besteht, ein enormes Einsparpotenzial.

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