Wenn Gewindebolzen oder Schrauben beim Umformen in das Blech eingebracht werden, erweitert das die konstruktiven Möglichkeiten. Eine neue Generation von Einpressköpfen ermöglicht dabei höhere Taktzahlen.
Werden Schrauben oder Gewindebolzen dagegen erst nach der Formgebung manuell gefügt, bedeutet dies zusätzliche Arbeitsschritte – mit Auswirkungen auf Taktzeit und Kosten. Das Einpressen von Schrauben im Umformwerkzeug setzt hier an: Durch die Integration des Fügeverfahrens in den Pressprozess lassen sich Zeit und Kosten sparen, ohne die gestalterische Flexibilität einzuschränken. Eine neue Generation von Einpressköpfen ermöglicht dabei höhere Taktzahlen und bietet gleichzeitig die geforderte Flexibilität, um kundenspezifische Anforderungen im Werkzeugbau zu erfüllen.
Moderne Presswerke arbeiten je nach Pressengröße mit mehr als 60 Hüben pro Minute. Das Einpressen von Schrauben innerhalb dieser Zyklen erfordert Prozessverständnis und Systemtechnik. Die Spezialisten von Arnold Bluefastening Systems haben ihre Erfahrung genutzt, um die Einpressköpfe weiterzuentwickeln. Ziel war es, die Funktion auch bei maximalen Taktzahlen sicherzustellen sowie den Einsatz unter beengten Platzverhältnissen im Umformwerkzeug zu ermöglichen. In Kombination mit Zuführsystemen entsteht so ein System für Presswerke.
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Einpressschrauben und Blechumformung in einem Arbeitsgang
Einpresssysteme übernehmen Aufgaben bei der Blechformung für ganz unterschiedliche Anwendungen gewissermaßen nebenbei. Das Einsatzspektrum reicht von großformatigen Blechen für die Beplankung von Eisenbahnwaggons oder Bussen über Karosseriebleche und Haushaltsgeräte bis hin zu kleinformatigen Stahlblechteilen, die anschließend zu geschlossenen Hohlkörpern weiterverarbeitet werden. Auch in der Elektrotechnik eröffnet die Einpresstechnik neue Möglichkeiten. Hier lassen sich beispielsweise Batterie- und Akkupacks realisieren oder Anschlüsse an leichten Formteilen für Mikrofahrzeuge, Flurförderzeuge oder E-Bikes befestigen. Selbst Busbars, also Stromschienen aus Kupfer, Aluminium und deren Legierungen, können gleichzeitig geformt und mit Anschlusskomponenten versehen werden.
Die Blechdicke spielt dabei praktisch keine Rolle, auch mehrere Blechlagen oder Stähle bis 900 MPa lassen sich mit Einpressschrauben bestücken. Gleichzeitig entfallen Zwischenschritte wie das Reinigen der Bleche vor dem Schweißprozess oder das Entfernen von Schweißspritzern und Oxidationsschichten im Nachgang. Es treten keine Rauch‑, Geruchs‑ oder Dampfemissionen wie beim Schweißen auf, die eine Abführung erforderlich machen.
Digitaler Zwilling erleichtert Planung
Investitionen in Presswerke inklusive Einpressköpfe, Matrizen und Zuführsysteme sind teuer. Umso wichtiger ist eine realistische Prognose der Leistungsfähigkeit, insbesondere der möglichen Taktzahlen. Da die Anwendungen stark variieren, bildet Arnold den Sortier- und Zuführprozess im Fördergerät als digitalen Zwilling ab. Auf dieser Basis lassen sich unterschiedliche Szenarien simulieren. Die Schraubenspezialisten bieten dabei ein System aus einer Hand: vom Einpresswerkzeug über die Zuführeinheit bis hin zu teilweise kundenspezifisch ausgelegten Einpressschrauben. So kann die neue kompakte Einpresskopfvariante V6 bei bis zu 60 Hüben pro Minute eingesetzt werden. Ein Austausch älterer Einpresskopfgenerationen gegen den V6 ist mit nur geringen Anpassungen am Umformwerkzeug möglich. Bestehende Zuführkomponenten wie der Segment Air Feeder können weiterverwendet werden; lediglich die Software wird an die höheren Förderraten angepasst.
Ein entscheidender Faktor ist die einfache Integration der Systeme in bestehende Pressen. Die Neuentwicklung kann bei Abmessungen von 70 × 172 × 180 mm (B × H × L) auch mehrere Einpressköpfe parallel betreiben. Dadurch lassen sich selbst bei mehreren Schrauben pro Takt hohe Ausbringungsraten realisieren. Die Prozessgeschwindigkeiten werden durch die direkte Bevorratung der Schrauben im Einpresskopf erhöht. Statt jede Schraube einzeln per Druckluft zu transportieren, werden – abhängig von der Schraubengröße – zwei bis vier Schrauben gemeinsam über den Zuführschlauch im Inneren gepuffert. Dieser Sammeltransport sorgt dafür, dass auch bei hohen Hubzahlen Schrauben am Einpresspunkt verfügbar sind und reduziert den Druckluftverbrauch.
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Druckluftförderer schont die Schrauben
Trotz seiner Kompaktheit ist der modular aufgebaute Einpresskopf leicht zu demontieren und zu reinigen. Stillstandszeiten werden bereits im Vorfeld minimiert – unter anderem durch den Segment Air Feeder mit Segmentschwert zur Schraubensortierung. Im Gegensatz zu Vibrationsfördersystemen, bei denen Schrauben aneinander reiben und insbesondere bei beschichteten Gewinden Abrieb entsteht, sortiert das Segmentschwert die Verbindungselemente schonend. Der Materialabrieb ist minimal und der Reinigungsaufwand für Zuführ- und Einpresskomponenten sinkt.
Die Einpressköpfe eignen sich für nahezu alle Blecharten und Materialien, weitgehend unabhängig von Blechstärke sowie Schraubenlänge und -durchmesser. Aktuell können Schrauben in den Größen M5, M6 und M8 der Produktfamilien Rivtex, Strux und Strux HM verarbeitet werden, die Leistungsdaten basieren auf Versuchen mit M8-Schrauben. Für kleinere Pressen ist das Zuführgerät auf Rollen ausgeführt und flexibel positionierbar. Bei größeren Anlagen kann es auf dem Pressentisch installiert werden. Der Kundenservice mit Fokus auf schnelle Ersatzteilversorgung erlaubt eine hohe Anlagenverfügbarkeit. Spezielle Komponenten werden additiv gefertigt und stehen daher kurzfristig als Ersatzteile zur Verfügung.
Julian Eder, Test Center / Service Feedtec & Tooltec Arnold Umformtechnik und Andreas Zeiff, Redaktionsbüro Stutensee
