Aluminiumstanzen: Vollständiger Leitfaden zu Prozessen, Werkzeugen und Teilen

Aluminiumprägung

Moderne Fertigungsprozesse in vielen Branchen und die Aluminiumstanzung sind eng miteinander verknüpft. Dabei werden dünne Aluminiumbleche je nach Konstruktionsvorgaben in präzise 3D-Teile unterschiedlicher Komplexität umgewandelt. 

Egal ob Sie gestanzte Aluminiumteile für die Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik-, Verpackungs-, Bau- oder eine andere Branche benötigen, das Verständnis des Aluminiumstanzprozesses kann Ihnen bei der Entwicklung von Strategien zur Kostenoptimierung helfen. 

Dieser Artikel behandelt die Grundlagen des Verfahrens, einschließlich der Schritte des Aluminiumstanzens, der Methoden, geeigneter Aluminiumsorten und Anwendungsbereiche. 

Was ist Metallprägen für Aluminium?

Aluminiumprägen ist die Anwendung von Kraft auf Stanzformen aus Metall Das Kaltumformverfahren dient der Formgebung von Blechen und der Herstellung von brauchbaren 3D-Teilen. Es ist ein gängiges Verfahren, das präzise Fertigteile ohne Wärmezufuhr oder Materialabtrag erzeugt. 

Ist Aluminium zum Stanzen geeignet? – Eigenschaften

Aluminium ist eines der am häufigsten verwendeten Stanzmaterialien Da es leicht, duktil und korrosionsbeständig ist, ist es aufgrund seiner geringen Dichte (etwa dreimal geringer als Stahl) und seiner hervorragenden Umformbarkeit eine beliebte Wahl für eine Vielzahl von Blechumformungsanwendungen.

Leichtgewicht Aluminium wird aufgrund seines geringen Gewichts in vielen technischen Anwendungen bevorzugt, was Vorteile wie beispielsweise einen geringeren Kraftstoffverbrauch bei Autos mit sich bringt. Je nach Güteklasse ist es zudem relativ fest und weist daher ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis auf. 

dehnbar – Aluminium hat einen niedrigen Schmelzpunkt (ca. 650 °C für die Aluminiumlegierung 3003), daher lässt es sich leicht in die gewünschte Form bringen. 

Korrosionsbeständig Aluminium besitzt die natürliche Fähigkeit, eine Schutzschicht gegen Korrosion zu bilden. Daher eignen sich seine Stanzteile für korrosive Umgebungen, wie beispielsweise salzhaltige und chemikalienbelastete. 

Einfach zu recyceln – Aluminium ist eines der am besten recycelbaren Industriemetalle, was Hersteller und Anwender von Stanzteilen sehr schätzen. 

Nicht brennbar – Dank seiner hohen Wärmeleitfähigkeit (162 bis 193 W/m·K für die Aluminiumlegierung 3003) eignet sich dieses Material hervorragend zur Herstellung von Stanzteilen, die problemlos in Anwendungen eingesetzt werden können, bei denen die Wärmeleitfähigkeit von entscheidender Bedeutung ist, z. B. in Wärmetauschern. 

Aluminiumsorten, die für die Metallstanzung verwendet werden

Die Stanztechnik für Aluminiumbleche konzentriert sich hauptsächlich auf die Serien 1xxx, 3xxx, 5xxx und 6xxx, bei denen es sich um Knetlegierungen handelt. Knetlegierungen werden durch Ziehen, Strangpressen, Schmieden oder Walzen in Form gebracht. 

Jede dieser Aluminiumkategorien besitzt einzigartige Eigenschaften, die sich für bestimmte Blechprodukte eignen. 

1XXXDas ist reines Aluminium, das die beste Umformbarkeit aufweist. 

3XXXIhre Verarbeitbarkeit ist ausgezeichnet und sie lassen sich gut mit mittelfesten Werkstoffen kombinieren. Ein Beispiel hierfür ist die Aluminiumlegierung 3003. 

5XXXDiese Serie ist bekannt für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit, die in der Schifffahrt und anderen korrosiven Umgebungen unerlässlich ist. Stanzteile aus 5052-Aluminium sind in solchen Branchen weit verbreitet. 

6XXXDiese Serie ist wärmebehandelbar und leicht umformbar. Sie umfasst Optionen wie die Aluminiumlegierung 6061. 

Härtere Legierungen können jedoch durch Glühen im Rahmen des Stanzprozesses hergestellt werden. 

Aluminiumlegierungen zum Stanzen

Alternativtext: Eine Infografik mit Bildern und Beschreibungen verschiedener Aluminiumlegierungen, die gestanzt werden können. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Aluminiumlegierungen, die beim Metallstanzen verwendet werden, sowie deren Eigenschaften und Merkmale.

Grundlegendes Aluminium-Stanzverfahren

Gefällt mir für EdelstahlprägungDer Aluminiumstanzprozess umfasst die Materialvorbereitung, das Einspannen in die Presse und das Stanzen gemäß der Konstruktionsvorgabe. Die Stanzkraft wird dabei gesteuert. Bevor diese Prozesse beginnen können, muss das Werkzeug jedoch bereits konstruiert sein. Beim Pressen des Blechs in die Aussparung durch den Stempel erfolgt eine plastische Verformung, und das gewünschte Teil wird hergestellt. Anschließend wird es ausgeworfen und ist bereit für weitere Bearbeitungsschritte. 

Die allgemeinen Schritte des Aluminiumstanzverfahrens werden im Folgenden erläutert:

Schritt 1: Werkzeugkonstruktion

Der Aluminiumstanzprozess beginnt mit der Werkzeugkonstruktion, an der Ingenieure beteiligt sind. ProleanTech Verwendung von CAD/CAM-Software zur Erstellung von Werkzeugkonstruktionen. 

Schritt 2: Materialvorbereitung

Im nächsten Schritt wird die Aluminiumsorte ausgewählt und ihre Parameter bestimmt. Da das Rohmaterial üblicherweise in Spulen vorliegt, wird es gerichtet und in geeignete Streifen geschnitten, die dann zum Stanzen bereit sind. 

Aluminiumstreifen

Alternativtext: Aluminiumstreifen werden durch eine automatisierte Stanzpresse geführt

Schritt 3: Stanzvorgänge/Prozesse

Der Aluminiumstanzvorgang hat nun begonnen und umfasst mehrere Arbeitsschritte. Das Stanzen ist üblicherweise der erste Schritt, weitere Schritte folgen sukzessive, bis die endgültige Geometrie erreicht ist. 

Schritt 4: Sekundäre Prozesse

Zu den Nachbearbeitungsprozessen von gestanzten Aluminiumteilen gehören Entgraten, Pulverbeschichten und Lackieren. 

Schritt 5: Qualitätsprüfung 

Abschließend unterziehen die besten Aluminiumstanzbetriebe die gestanzten Aluminiumprodukte Qualitätskontrollen, um die Einhaltung der Anforderungen sicherzustellen. Die Blechstanzung ist ohne diese Prüfungen, die statistische Prozesskontrollkarten (SPC), Koordinatenmessgeräte (KMG) und Speziallehren umfassen, unvollständig. 

Prüfung von gestanztem Aluminium 

Angebotsanfrage Erfahren Sie mehr über diesen entscheidenden Schritt, der bei ProleanTech die Qualität der Teile sicherstellt.

Vier Stanzvorgänge

Die vier wichtigsten Stanzverfahren sind das Aluminium-Folgewerkzeugstanzen, das Aluminium-Transferwerkzeugstanzen, das Aluminium-Vier-Schlitten-Stanzen und das Aluminium-Feinstanzen. 

Aluminium-Folgegestanz

Es handelt sich um ein schnelles und vergleichsweise kostengünstiges Stanzverfahren, bei dem die Teile eine Reihe von „progressiven“ Maschinenstationen durchlaufen. 

Progressives Stanzen

Während sich der Metallstreifen durch die verschiedenen Stationen der Maschine bewegt, wird seine Form verändert, bis er in der letzten Station die endgültige Form erreicht. 

Vorteile von Aluminium Progressives Stempeln

• Schnell 
• Kostengünstig
• Weniger Ausschuss
• Hochgradig reproduzierbar

Einschränkungen der Aluminium-Folgeverfahrenstechnik

• Begrenzte Teilemanipulation
• Eingeschränkter Betrieb 
• Üblicherweise teurer als Transfer-Die-Systeme (die im nächsten Abschnitt behandelt werden).

Aluminium-Transfer-Stanzwerkzeug

Beim Transferstanzen werden Metallteile einzeln und nicht wie beim Folgeverbundstanzen streifenweise gestanzt. Dieser Vorgang kann auf Einpress- oder Aluminium-Mehrspindelstanzmaschinen durchgeführt werden. Die meisten modernen Transferstanzvorgänge erfolgen jedoch auf einer Einpressmaschine.

Transferstempelprägung

Vorteile des Aluminium-Transferprägens

• Schnelle Produktion großer Teile
• Hohe Vielseitigkeit 
• Ermöglicht eine präzise Manipulation der Teile

Einschränkungen des Aluminium-Transferprägens

• Für kleinere Teile weniger kosteneffektiv
• Nur für kleine Produktionsmengen wirtschaftlich.

Aluminium-Vierschieberprägung

Das Vier-Schlitten-Stanzverfahren umfasst eine horizontale Stanzpresse mit kurvengesteuerten Werkzeugen. Im Gegensatz zur üblichen vertikalen Bewegung führen seitlich bewegliche Schlitten den Stanzvorgang aus. 

Vier-Schieber-Stanzform

Vorteile der Aluminium-Vier-Schlitten-Stanztechnik

• Reduzierter Materialabfall
• Weniger Materialhandhabung
• Weniger Nebenoperationen
• Schnelle Produktion identischer Teile

Einschränkungen der Aluminium-Vier-Schlitten-Stanztechnik

• Nicht geeignet für komplexe Teile
• Funktioniert am besten auf flexiblen, dünneren Blättern

Aluminium-Feinschneiden

Das Aluminium-Feinstanzverfahren nutzt das Prinzip des hydrostatischen Drucks, wobei der Stanzdruck von oben und unten aufgebracht wird. Ein sehr geringes Spiel ist zulässig. 

Vorteile des Aluminium-Feinstanzens gegenüber dem Standard-Stanzen

• Geeignet für Präzisionsstanzarbeiten im Mikrometerbereich
• Glatte und saubere Oberfläche – Nachbearbeitung nicht erforderlich 
• Bildet komplexe Formen
• Vielseitig einsetzbar für verschiedene Aluminiumsorten

Feinschneiden vs. Schneiden

Einschränkungen des Aluminium-Feinstanzens 

• Geringe Materialstärke
• Höhere Werkzeugkosten 

Arten von Aluminium-Stanzverfahren

Die Aluminiumprägung kann auf verschiedene Arten erfolgen, wobei folgende gängige Techniken zum Einsatz kommen: Biegen, Ziehen, Prägen, Stanzen, Lochen und Prägen. Häufig werden beim Prägen verschiedene Techniken kombiniert, um das gewünschte Bauteil zu erhalten. 

Die Aluminium-Stanztechniken bei ProleanTech führen zu Teilen mit engen Toleranzen, die den Anforderungen verschiedener Branchen gerecht werden. Hier finden Sie weitere Details zu den gängigen Aluminium-Stanzverfahren bzw. -techniken:

Beugung 

Beim Biegen wird ein Aluminiumblech zwischen eine Matrize und einen Stempel gelegt und in die gewünschten Winkel geformt. Gängige Winkel sind L, U und V. 

Prägung 

Prägen ist das Pressen eines Stempels auf ein Metallblech, um vertiefte oder erhabene Muster zu erzeugen. Das Verfahren kann die Optik und Haltbarkeit des Bauteils verbessern. 

Prägung 

Tiefziehen

Tiefziehprägung Das Streckziehen ist der Prozess, bei dem ein flaches Aluminiumblech mithilfe einer Matrize zu komplexen oder tiefen Bauteilen gestreckt wird. 

Ausblenden 

Stanzen bezeichnet den Vorgang, bei dem ein Aluminiumblech mithilfe eines Stanzwerkzeugs in die gewünschten Abmessungen geschnitten wird. Dadurch entsteht die grundlegende Kontur des gewünschten Bauteils. 

Piercings 

Die Kombination aus Matrize und Stempel kann auch zum Stanzen von Löchern oder Einschnitten verwendet werden. Trotz der hohen Flexibilität von Aluminium... kundenspezifische Metallprägung Dienstleister können rissfreie Ergebnisse liefern. 

Stanzen und Durchstechen 

Bördeln 

Bördeln ist das Biegen eines Aluminiumblechs entlang einer gekrümmten Achse. Der Flansch kann sich nach innen oder außen erstrecken, üblicherweise in einem Winkel von 90 Grad.

Gibt es spezielle Stanzwerkzeuge für Aluminium?

Ja, Aluminium-Stanzwerkzeuge sind speziell konstruiert, um den besonderen Eigenschaften des Materials gerecht zu werden. Beim Stanzen von Aluminium sollte man die Neigung des Materials zum Zurückfedern, zu Kantenrissen und zu Fressen berücksichtigen. Für solche Herausforderungen werden Werkzeuge entwickelt, die Konstruktionsmerkmale wie Freiwinkel, polierte Oberflächen und genau berechnete Toleranzen aufweisen. 

Gibt es spezielle Schmierstoffe für die Aluminiumstanzung?

Ja, es gibt spezielle Arten oder Kategorien von Schmierstoffen für die Aluminiumstanzung. Die herkömmlichen, die seit Jahren verwendet werden, sind wasserlösliche Öle (Emulsionen), wasserlösliche Öle auf Mineralölbasis und Trockenfilmschmierstoffe. Emulsionen werden aufgrund ihrer Fähigkeit, einen reibungslosen Stanzprozess zu ermöglichen, am häufigsten bevorzugt. Zu den modernen Alternativen gehören VOC-freie, selbstverlöschende Schmierstoffe und wasserlösliche Öle auf Basis nachwachsender Rohstoffe. 

Herausforderungen und Lösungen beim Aluminiumstanzen

Wie bereits angedeutet, birgt das Stanzen von Aluminium einige Herausforderungen, darunter Rückfederung. Es handelt sich um ein weiches Material, das das Stanzen auf verschiedene Weise problematisch machen kann, beispielsweise durch Perforation, Werkzeugverschleiß und Fressen. 

Das Gute daran ist, dass sich diese Herausforderungen in der Regel lösen lassen, beispielsweise durch die Anwendung von Schmierstoffen für die Aluminiumstanzung im Automobilbereich. Erfahrene Aluminiumstanzbetriebe verfügen über zahlreiche Kniffe, die die höchste Qualität der Stanzteile gewährleisten. 

Dienstleistungen im Bereich Metallstanzen Die Lösungen für diese Herausforderungen werden im Folgenden erläutert. 

Zurückspringen

Die Rückfederung ist die teilweise Wiederherstellung der ursprünglichen Form des verformten Teils nach Entlastung. Obwohl die plastische Verformung die Grundlage des Stanzprozesses bildet, tritt auch eine gewisse elastische Verformung auf. Durch geeignete Produkt- und Prozessgestaltung sowie den Einsatz von Versteifungsstiften lässt sich dieser Defekt beheben. 

Versteifung von Darts

Ärgerlich

Beim Fressen haftet das Aluminiumteil am Werkzeug und verursacht dadurch Oberflächenfehler, beispielsweise bei Automobilteilen. Am besten lässt sich dies durch die Verwendung sauberer Aluminium-Stanzwerkzeuge und spezieller Schmierstoffe für die Automobilindustrie beheben. 

Werkzeugverschleiß

Die weiche und klebrige Beschaffenheit von Aluminiumlegierungen kann zu Verschleiß an Werkzeugen führen. Der Einsatz hochwertiger Schmierstoffe, PVD-Beschichtungen und härterer Werkzeuge löst dieses Problem häufig. 

Perforation

Aluminiumlegierungen der 4XXX-Serie neigen beim Stanzen zum Verformen oder Schrumpfen. Eine gängige Lösung besteht darin, Scherwinkel an flachen Stempeln zu vermeiden und ein größeres Matrizenspiel zu verwenden. 

Beispiele für gestanzte Aluminiumteile

Gängige Beispiele für gestanzte Aluminiumteile sind Elektronikgehäuse, Strukturhalterungen, Lüftungskanäle und Hitzeschutzbleche für Autos. Weitere Beispiele sind Befestigungsmaterial und Reflektoren für Beleuchtungsanlagen. Manche dieser Stanzteile sind einfach und klein, andere weisen hingegen zahlreiche Biegungen und Merkmale auf, die allesamt fachmännisch und präzise in der kundenspezifischen Aluminiumstanzung gefertigt werden müssen. Solche Unterschiede können die Qualität maßgeblich beeinflussen. Kosten für Metallstanzen. 

Gängige Branchen für Aluminium-Stanzteile

Die Automobilindustrie ist zweifellos ein führender Anwendungsbereich für gestanzte Aluminiumteile und profitiert vor allem von deren geringem Gewicht. 

Gestanzte Automobilteile

Zu den weiteren Branchen, die diese Teile verwenden, gehören die Luft- und Raumfahrt, die Verpackungsindustrie, die Elektronikindustrie, das Bauwesen und die Telekommunikation. 

Hier ist eine Zusammenfassung dieser Anwendungen in einer Tabelle:

Gängige Oberflächenbehandlungen für Aluminium-Stanzteile

Aluminium-Stanzstempel können durch Anodisieren, Bürsten, Galvanisieren, Pulverbeschichten, Sandstrahlen und Polieren oberflächenbehandelt werden. Die folgende Tabelle fasst die Details dieser Oberflächenbehandlungen zusammen:

Weiter lesen:

Stanzen vs. Prägen

Fazit

Die Aluminiumstanzung spielt eine wichtige Rolle in Branchen, die auf das geringe Gewicht, die hohe Festigkeit, die gute Umformbarkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die einfache Recyclingfähigkeit des Metalls angewiesen sind. Angesichts der besonderen Materialeigenschaften und der potenziellen Herausforderungen bei der Fertigung lohnt es sich, mit einem erfahrenen CNC-Bearbeitungsunternehmen zusammenzuarbeiten.

Hier in unserem Unternehmen ist die Kombination aus modernen Maschinen, qualifizierten Fachkräften und erstklassigen Produktionsprozessen unvergleichlich. Daher Kontakt aufnehmen und erleben Sie eine Transformation Ihrer gestanzten Aluminiumteile.