Faszination Highspeed-Stanzen

Hightech-Werkzeugbau für Präzisions-Stanzteile setzt auf Tempo

Pforzheim ist die Wiege der Stanzer und dazu gehören eine erkleckliche Anzahl an Werkzeugbauern, die sich den rasenden Blechstreifen mit Leib und Seele verschrieben haben. Wie weit die Werkzeugtechnologie inzwischen gediehen ist, zeigt Stepper am „Stanzort“ Pforzheim - mit technischen Höchstleistungen, die an die Formel 1 erinnern.

27. April 2004

„Mein Vater Fritz Stepper war der erste Werkzeugmacher in der Gegend, der sich 1965 selbstständig machte, als die anderen Werkzeugmacher hier in Pforzheim noch in den Werkzeugbauabteilungen der Uhrmacherindustrie arbeiteten“, erzählt sein Sohn Michael Stepper, der das Unternehmen heute als Geschäftsführer leitet. Viel hat sich innerhalb von zwei Generationen technologisch verändert. Die Antriebsfeder blieb die gleiche; höchste Produktivität, mit der selbst an teuren Fertigungsstandorten, wie Deutschland, Gewinn erzielt wird.

Die Formel 1 der Stanztechnik

Welcher Aufwand sich hinter der simplen Formel der maximalen Produktivität verbirgt, kann getrost als extrem bezeichnet werden. Wenn um Bruchteile von Sekunden gefeilscht wird, dann erinnert das an einen Formel 1-Rennstall und vielleicht ist dieser Vergleich nicht einmal so weit hergeholt - wir befinden uns sozusagen in der Formel 1 der Stanztechnik. Als Beispiel sei hier das Stepper-Werkzeugsystem mit einer Produktionsleistung von 6.400 Teilen pro Minute genannt - da verläßt alle 0,009375 Sekunden ein Bauteil das Werkzeug! Die Mechaniker heißen bei Stepper eben Werkzeugmacher und die Stepper-Konstrukteure entwickeln anstatt aerodynamischen Flügeln oder ultraleichten und potenten Motor- und Getriebeeinheiten die modular aufgebaute Hochleistungs-Stanzwerkzeuge mit dem griffigen Namen „F1 Supertec.“ „Von der Planung bis zum fertigen Werkzeug, vergehen heute gerade einmal vier Wochen. Und das Werkzeug kann durchaus aus Tausend Einzelteilen bestehen“, erklärt Michael Stepper. 3D-Konstruktion seit drei Jahren, seit vielen Jahren ein durchgängiges Workflow, die Papierlose Fertigung die garantiert, das immer mit dem letzten Änderungsstand der Zeichnungen gearbeitet wird. CIM (von engl. Computer Integrated Manufacturing) steht für computerintergrierte Produktion und ist ein Sammelbegriff für verschiedene andere Tätigkeiten, die im Unternehmen durch Computer unterstützt werden, zieht sich bei Stepper durch alle Ebenen, von der Planung bis zum fertigen Werkzeug und dem Versand. Ein gigantischer High-Tech-Maschinenpark mit HSC-Bearbeitungszentren, Drahterodiermaschinen, Laserbearbeitungsmaschinen, Hochleistungs-Schleifmaschinen und vieles mehr sorgt für die zügige Umsetzung bei der Bearbeitung der virtuell bereits ausgetesteten Werkzeugkomponenten.

Hightech-Werkstoffe für ein längeres Leben

Doch hier ist noch nicht Schluß, selbst beim Material geht Stepper eigene Wege. Ein spezieller Hartmetallmix exklusiv für Stepper mit höchster Härte und Kantenstabilität „Stepper-Special-Carbide“, die hauseigene Bearbeitungstechnologie mit Ultra-Präzision und feinsten Oberflächen „Stepper-Special-Surface“ - ein Blick in das hauseigene Elektronenrastermikroskop zeigt hier, welche Welten zwischen Oberfläche und Oberfläche liegen können - und nicht zuletzt die Möglichkeit selbst Diamantbeschichtungen aufzubringen „Stepper-Special-Diamond“ zeigen Werkzeugbau auf allerhöchstem Niveau. „Durch das Material und die Spezielle Bearbeitung sowie der Diamantbeschichtung speziell der Aktivteile im Werkzeug kommen wir auf höchste Standzeiten. Auch Keramikbauteile sind in den Stepper-Supertec-Werkzeugen Standard. Der richtige Materialmix ist so eine wichtige Konstante, die mit dafür sorgt, daß ein Stepper-Hochleistungswerkzeug durchaus auf 400 Mio. Teile im Jahr produzieren kann. Zudem erlaubt es die Modulbauweise Verschleißteile innerhalb einer Minute zu wechseln. Das Werkzeug bleibt dabei eingebaut“, verrät Michael Stepper.

Bruderer-Referenzkunde

Sozusagen der Pendant zum Formel-1-Motorenprüfstand sind in etwa 40 Hochleistungs-Stanzautomaten vom Partner Bruderer. Die dienen nicht nur dem Ausprobieren, Stepper hat selbst eine eigene Stanzerei. Betriebsleiter Reinhard Funke zeigt das „Supertec“-Werkzeug mit fünf Modulen auf einer Bruderer BSTA 500 bei 1.100 Hüben pro Minute. Jede Minute verlassen hier 2.200 Stecker für die Automobilindustrie (Jahresbedarf in etwa 5 Mrd. Stück) das Werkzeug. Mitten im Stanzen schaltet Reinhard Funke die BSTA ab, die zügig stehen bleibt, schaltet sie wieder ein und sofort arbeitet der Bruderer-Stanzautomat in voller Produktionsgeschwindigkeit (1.100 Hübe/min) weiter. „Wir sind ein Premiumkunde von Bruderer. Die neusten Stanzautomaten stehen immer erst bei uns, bevor sie in den regulären Vertrieb gelangen“, erklärt Michael Stepper ohne zu bemerken, das ich das, was ich gerade hier vorgeführt bekam eigentlich noch verdaut habe. Wie kann der Stanzautomat ohne Anlauf einfach in Produktionsgeschwindigkeit weiterlaufen?

Junge Maschinen und engagierte Mitarbeiter

Der gesamte Maschinenpark hat ein Durchschnittsalter von gerade einmal 3,3 Jahren. Doch nicht nur in die Maschinen und Hightech-Arbeitsplätze wird investiert. Von den 110 Mitarbeitern sind derzeit 20 in der Ausbildung, eine Quote, die schon Bundesverdienstkreuzverdächtig ist, wenn man die aktuelle Ausbildungssituation in Deutschland betrachtet. Schritt für Schritt näherte sich Stepper dem heutigen Niveau. So setzte man hier bereits 1969 die weltweit erste Erodiermaschine ein, 1975 entstand das erste modulare Werkzeug und lediglich ein Jahr später wurde CAD eingeführt. „Damals sagte uns jeder das CAD und Werkzeugbau sich nicht vertragen. Zuviele Einzelteile und viel zu wenig Standardteile. Doch der modulare Aufbau unserer Werkzeuge erlaubte uns schon damals mit CAD sinnvoll zu konstruieren“, erläutert der Geschäftsführer. Daß man das CAD-Programm aus den USA bekam (hier gab es so etwas nicht) und dieses Programm eigentlich für Architekten geplant war - Stepper also alles auf die Werkzeuge anpassen mußte -, brachte neben viel Arbeit einen immensen Kenntnisstand für das Programmieren. Heute wird 3D-konstruiert. Die Software „One space designer 3D“ von Cocreate, Sindelfingen, bildet die Basis und Stepper hat viele eigene Softwaremodule unter dem Namen „Kiwi“ (KIWI=Künstliche Intelligenz Werkzeug-Industrie) aufgesetzt, damit alle Eventualitäten in der Werkzeugkonstruktion abgedeckt werden können. „Anders wären die extrem kurzen Entwicklungszeiten nicht möglich. Unsere Konstrukteure können sich so voll und ganz der Bauteilentwicklung widmen, die Software kümmert sich um die Details, wie etwa den Freiräumen für die Stanzbutzen et cetera.“

Mehr als „nur“ Stanzen

Daß Stepper sich auch einmal intensiv mit der Technik der Bauteilüberwachung befaßt hat und sogar eigene Videoerkennungssysteme mit Digitaltechnik entwickelt hat, sei hier nur kurz eingeworfen, noch heute partizipiert Stepper von diesem Know-how. Die heutige Werkzeuge können mehr als „nur“ stanzen. Umformoperationen, die Zuführung von bis zu vier Blechstreifen auch aus unterschiedlichen Materialien in die Stepper-Kombiwerkzeuge - „ein Trend“, wie Michael Stepper bemerkt - Laserschweißmodule und die komplette Kameraüberwachung aller Vorgänge im Werkzeug - 100prozent Qualitätskontrolle - zeigen wohin die Reise geht. Möglich wird dies durch zahlreiche von Stepper patentierte Verfahren. So die Stepper DVE (Doppel-Vorschub-Einheit), die je zwei Streifen gleichzeitig zuführt oder die gemeinsam mit der Schweizerischen Lasag AG konzipierten extrem kleinen Laserschweißköpfe, die in die Stepper-Werkzeugmodule integriert werden können. Ein weiteres technisches Highlight ist, daß sich Stepper-Kombiwerkzeuge automatisch nachregeln können. Dazu erkennt eine Kamera, wann die Toleranzgrenzen der Bauteilmaße erreicht werden. Bevor ein Laserpunkt falsch gesetzt, eine Biegung an der falschen Stelle für den Bauteilausschuß sorgen könnte, stellen sich etwa verschlissene Biegestempel automatisch nach. „Nur so können teure Werkzeugstillstände vermieden und längste Einsatzzeiten erreicht werden“, meint Michael Stepper und nennt gleich noch einen Vorteil dieser Technologie: „In einem und demselben Werkzeug können wir durch die Verstellmöglichkeiten ganze Teilefamilien mit unterschiedlichen Maßen fertigen.“ Und noch etwas zum Schluß. Wer das Haar in der Suppe noch immer suchen sollte und die Anstanzzeiten anführt, auch den muß ich enttäuschen, Stepper hat das Problem längst selbst erkannt. „Wenn Sie ein 1,5 m langes Kombiwerkzeug, zweistreifig mit je 120 Einzeloperationen haben, dann mußten Sie bisher lange warten, um am Ende nach 240 Stanzhüben zu sehen, ob alles stimmt. Daher haben wir das Anstanzen in unseren Kombiwerkzeugen automatisiert“, so der Geschäftsführer. Dieses Verfahren gehört zu einem der derzeit 30 gültigen Stepper-Patenten. Vieles wird auch im Ausland unter Lizenz gebaut. So verdient Stepper nicht „nur“an seinen Werkzeugen, sondern auch an den Lizenzprojekten. Wie hoch der Umsatz ist, verrät Michael Stepper nicht, doch er versichert verschmitzt: „kontinuierlich steigend.“

Erschienen in Ausgabe: 04/2004