Der perfekten Werkstofflösung auf der Spur

Um so efÞ zient wie möglich zu produzieren, benötigen Werkzeug- und Formenbauer perfekt auf ihre speziÞ schen Anwendungen zugeschnittene Stähle. So viel zur Theorie. Denn die passgenaue Auswahl eines neuen Werkstoffs inklusive weiterführender Bearbeitungsleistungen gleicht in der Praxis nicht selten dem Zusammensetzen eines komplizierten Puzzles. Die enge Zusammenarbeit von Anwendern und Werkzeugstahllieferanten ist dabei erfahrungsgemäß besonders Erfolg versprechend.

Die Werkstoffauswahl hängt vom Verwendungszweck ab. Diese simple Formel hat für den Werkzeug- und Formenbau eine besonders große Bedeutung. Den Unternehmen stehen unterschiedlichste Stahlsorten, Qualitäten, Ausführungen und Bearbeitungsleistungen zur Auswahl. Für jeden Verwendungszweck gibt es die passende Lösung. Im Umkehrschluss bedeutet dies allerdings auch, dass die Verwendung eines weniger geeigneten Stahls zu suboptimalen Ergebnissen führen kann, beispielsweise bei den Maschinenrüst- und -standzeiten. Mehr noch als bei anderen Werkstoffen ist bei der Beschaffung von Werkzeugstählen Experten- Know-how gefragt – sowohl auf der Anwender- als auch auf der  Lieferantenseite Schließlich führen bereits minimale Unterschiede in der Materialverwendung zum Einsatz ganz unterschiedlicher Werkzeugstähle.

Werkstoffeigenschaften

Grundsätzlich werden Werkzeugstähle in vier Kategorien unterteilt: Kalt- bzw. Warmarbeitsstähle, Kunststoffformenstähle und Schnellarbeitsstähle. Vor der Auswahl der geeigneten Stahllösung stehen viele grundsätzliche Fragen:

Innerhalb welches Temperaturbereichs wird das Werkzeug eingesetzt?

Welchen Belastungen muss es standhalten?

Welcher Verschleißwiderstand ist notwendig?

Wie ist die Gefahr von spannungsbedingten Rissbildungen einzuschätzen?

Die Antworten auf diese und viele weitere Fragen geben Aufschluss über die individuellen Eigenschaften, die der Stahl für den jeweiligen Anwendungsfall aufweisen muss. Dazu zählen beispielsweise die wirtschaftliche Spanbarkeit und ein hoher Verschleißwiderstand ebenso wie gute Temperaturleitfähigkeit, gute Härtbarkeit sowie gute Polier- und Ätzfähigkeit. Welche Kombination von Werkstoffeigenschaften im Einzelnen zum besten Ergebnis führt, muss für jede Anwendung neu definiert werden.

Standard- und Sondergüten

Bei den meisten Anwendungen können Unternehmen auf das große Angebot der handelsüblichen Stahlgüten zurückgreifen. Dabei handelt es sich sowohl um Standard- als auch um Sondergüten. Letztere sind oft spezielle Eigenkreationen – oftmals Weiterentwicklungen von handelsüblichen Stählen, die den permanent steigenden Marktanforderungen Rechnung tragen. Bei vielen Projekten wissen die Einkäufer der Formen- und Werkzeugbaubetriebe genau, welche spezielle Stahllösung sie benötigen. Hier sind die Angebote schnell eingeholt und Aufträge zügig vergeben. Bei der Anbieterauswahl sollte man in jedem Fall auf einen beratungsstarken Partner setzen, selbst wenn im ersten Moment keine technische Beratung erforderlich zu sein scheint. Denn nur so kann der Anwender sicher sein, auch in Zukunft die optimale Lösung zu beziehen. Schließlich entwickeln die Werkzeugstahlproduzenten in immer kürzeren Zeitabständen weitere Sondergüten und Neukreationen. Ein kompetenter Zulieferer informiert seine Kunden regelmäßig über diese Neuerungen und kann dem Anwender so zu echten Wettbewerbsvorteilen verhelfen.

Auswahl eines neuen Werkstoffs

Zwingend erforderlich ist eine gute Beratung natürlich auch dann, wenn der passgenaue Stahl für eine neue Anwendung erst definiert oder eine bestehende Lösung optimiert werden muss. Um hier beste Ergebnisse zu erzielen, sind die Geschäftssegmente Stahlproduktion, Verarbeitung und Distribution sehr eng miteinander verknüpft. Bei komplizierten Anwendungen ist nämlich vor allem das Know-how der Produktionswerke gefragt. Es ist ratsam, Formen- und Werkzeugbauunternehmen, den zukünftigen Werkstofflieferanten bei Neugeschäften so früh wie möglich mit einzubeziehen. Im Idealfall ist die Machbarkeit und Materialverfügbarkeit sichergestellt, bevor der Werkzeug- bzw. Formenbauer den endgültigen Zuschlag für das neue Projekt erhalten hat. Nur dann kann die Produktion zeitnah starten. Aufgrund der engen Zusammenarbeit der Werkstofß ieferanten mit Werkzeugstahl verarbeitenden Unternehmen rund um den Globus kennt das Produktionswerk die Anforderungen der Branche genau. Von diesem Know-how proÞ tieren Kunden beispielsweise auch, wenn es zu Problemen mit der bisherigen Werkstofß ösung kommt. Außerdem ist der rege Austausch über die sich kontinuierlich wandelnden Anforderungen und Bedürfnisse der Branche oftmals eine wichtige Quelle für  Werkstoffweiterentwicklungen. So ist z.B. der von den Deutschen Edelstahlwerken neu entwickelte Hochleistungsstahl PLAST 320 eine direkte Antwort auf die gestiegenen Anforderungen im Kunststoffformenbau. Dieser Werkstoff kommt vor allem bei großformatigen Kunststoffspritz- und Pressformen mit tiefen Gravuren und hohen Anforderungen an die Kernfestigkeit zum Einsatz. Es galt, die unterschiedlichen Ansprüche von Konstrukteuren und Werkzeugbauern optimal zu vereinen. Während die Konstrukteure eine möglichst hohe Härte forderten, standen für die Werkzeugbauer eine gute Zerspanbarkeit, Schweißbarkeit und Polierbarkeit im Vordergrund. Um diese Eigenschaften bestmöglich zu kombinieren, entwickelten die Experten des Stahlkochers den Werkstoff 1.2738 durch zusätzliche Wärmebehandlungen sowie gezielte AnalysemodiÞ kationen. Das Ergebnis ist ein Hochleistungsstahl, der im Vergleich zu seinem Vorgänger deutlich verbesserte Werkstoffeigenschaften bei den Merkmalen hohe Kernfestigkeit, Durchhärtbarkeit, Zähigkeit, Polierfähigkeit, Schweißbarkeit und Narbätzbarkeit aufweist. Diese Optimierungen kommen vor allem beim Gießen großflächiger Kunststoffteile wie z.B. Automobilstoßfängern zum Tragen: Die höhere Härte und Festigkeit des neuen Stahls reduziert nämlich die Problematik des sogenannten Atmens der Form, das zu einer Maßveränderung im Schließkantenbereich der Kunststoffform führt und den Ausfall des Formteils zur Folge hat. Der neue Kunststoffformenstahl führt also zu einer viel höheren Lebensdauer der Form, was bei den sehr aufwendig erzeugten Werkzeugen einen großen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Form- und Werkzeugbauer bei der Auswahl ihres Stahllieferanten nicht allein auf ein umfassendes Werkstoffsortiment achten sollten, sondern auch auf das Angebot komplexer Stahllösungen, das eine Betreuung von den Anfängen der Konstruktion bis hin zum produktionsreifen Werkzeug beinhaltet. Hier bewähren sich vor allem Lösungen von Zulieferern, die die komplette Werkzeugstahlkette – von der Stahlerschmelzung über die Schmiede und Härterei bis hin zur Artikelanarbeitung – aus einer Hand anbieten.

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