Mit dem Wachstum des Eltern-Kind-Lesemarkts werden Eltern immer anspruchsvoller hinsichtlich der Buchbindung und visuellen Kreativität. Das Stanzverfahren und dreidimensionale Gestaltung sind zu den wichtigsten Methoden geworden, um das Interesse junger Leser zu wecken. Die Qualität und Geschwindigkeit des Stanzens sind für Unternehmen sehr wichtig, da sie die Produktionsgeschwindigkeit und Wettbewerbsfähigkeit am Markt beeinflussen. Große Stanzmaschinen sind die wichtigsten Geräte in diesem Bereich. Sie werden zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten eingesetzt, darunter Kinderbücher, gewöhnliche Bücher, Karten, Smartcards, Spielkarten und so weiter. Zudem verfügen sie über drei wesentliche Vorteile, die helfen, den traditionellen Stanzdurchsatzengpass zu überwinden und die Produktion effizienter zu gestalten: ein präzises Zuführsystem, eine automatische Sammelvorrichtung und eine Echtzeit-Ausschussentsorgungsfunktion. Shenzhen in China ist eines der wichtigsten Produktionszentren für Druckmaschinenherstellung weltweit. Nach mehr als 20 Jahren technischer Erfahrung hat das Unternehmen große Stanzmaschinen in Märkte wie Europa, die USA und Südostasien verkauft. Die gezielte Optimierung der Leistungsparameter ist besser auf die vielfältigen, kleineren Serien und Mehrfachchargen-Anforderungen von Kinderbüchern abgestimmt. Dieser Artikel wird systematisch die grundlegende Logik großer Stanzmaschinen entschlüsseln – durch die Analyse der technischen Schwierigkeiten beim Stanzen von Kinderbüchern, die Festlegung der Kernparameter-Logik sowie die Untersuchung praktischer Anwendungsfälle – um die Produktionseffizienz zu steigern und Branchekenntnern konkrete technische Hilfestellungen zu bieten.
Das Stanzen von Kinderbüchern unterscheidet sich vom Schneiden gewöhnlicher Bücher und Zeitschriften mit Standardstanzmaschinen. Es gibt drei Haupttechnikprobleme, die die Produktionseffizienz und die Ausschussquote der Endprodukte direkt beeinflussen. Diese Probleme ergeben sich aus der Zielgruppe und den gestalterischen Anforderungen. Erstens erfordert die speziell geformte Struktur eine sehr hohe Genauigkeit. Die Sonderformen bei Kinderbüchern, wie abgerundete Ecken, Bögen, Tierformen und Szenausschnitte, müssen sicherstellen, dass die Kanten glatt und burrfrei sind (um zu verhindern, dass Kinder sich an ihnen verletzen). Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Maßabweichung derselben Charge innerhalb von ±0,1 mm gehalten wird, insbesondere beim Verbindungsteil von Pop-up-Büchern, wo bereits eine geringe Abweichung zur Montageproblemen führen kann. Zweitens ist die Materialkompatibilität sehr komplex – von 80-g-leichten Innenseiten aus gestrichenem Papier über 200-g-Deckpapier bis hin zu 350-g-gestrichenem Karton und sogar zur Mischverwendung spezieller Materialien wie Griffpapier und Leuchtpapier. Das bedeutet, dass die Stanzmaschinen in der Lage sein müssen, die Zugfestigkeit und Schneideigenschaften verschiedener Materialien zu berücksichtigen. Drittens reicht die Stabilität bei Serienproduktion nicht aus. Aufgrund des Alterungsprozesses des Papierzuführmechanismus und ungleichmäßiger Druckübertragung führen herkömmliche kleine und mittlere Stanzmaschinen oft zu einer erhöhten Ausschussquote. Insbesondere bei Massenproduktion mit einer Tagesleistung von mehr als 10.000 Bogen steigt die Zahl der Stillstände.
Durch die Entwicklung neuer Kerntechnologien und die Optimierung der Struktur hat die Großformat-Stanzmaschine die oben genannten branchenspezifischen Probleme gelöst. Die Anlage verfügt über ein 7,5-kW-Hochfrequenz-Servosystem mit automatischer Steuerung und ist mit einem importierten optoelektronischen Positioniersensor ausgestattet, der eine geschlossene Regelung ermöglicht. Die Zuführgenauigkeit beträgt ±0,01 mm. Der Stanzmechanismus verwendet einen starren Rahmen, der in einem Guss hergestellt wird. Dadurch wird Erschütterung des Rahmens bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb vermieden und sichergestellt, dass die Kanten der formgerechten Stanzen glatt und gratfrei sind. Gleichzeitig erhält das Endprodukt einen gleichmäßigen Schnitt und eine einzigartige Textur, wodurch das Buch hochwertiger wirkt. Um das Problem der Anpassung an verschiedene Materialien zu lösen, kann die integrierte, kundenspezifische Gesamtlösung Parameter wie den Abstand zwischen den Stanzwerkzeugen und die Stanztiefe über ein Touch-System entsprechend den physikalischen Eigenschaften jedes Materials einstellen. Das bedeutet, dass sie die Stanzanforderungen verschiedener Bereiche erfüllen kann, beispielsweise von Kinderbüchern bis hin zu industriellen Filterpapieren. So lässt sich tatsächlich eine Mehrfachnutzung in einer Maschine realisieren, mit schnellem Parameternwechsel und der Erfüllung der Produktionsanforderungen für kleine Losgrößen und viele Varianten. Tausende Produktionsunternehmen weltweit haben die Anlage getestet und bestätigt; das ausgereifte technische System ermöglicht einen kontinuierlichen 24-Stunden-Dauerbetrieb unter Volllast. Der Maschinenkörper besteht aus massivem Legierungsmaterial und ist mit einem automatischen Schmiersystem ausgestattet. Die durchschnittliche jährliche Ausfallrate liegt unter 3 %.
Die Parametereinstellung ist der wichtigste Teil, um das große Stanzmaschine spielen Sie die beste Leistung. Um den Effizienzverlust durch blindes Debuggen zu vermeiden, sollte ein wissenschaftliches logisches System aus "Materialeigenschaften-Durchstanzform-Parameteranpassung" etabliert werden. Die Druckeinstellung sollte nach dem Grundsatz „schrittweise“ erfolgen. Der Schlüssel liegt darin, eine geeignete Dicke und Dichtegradient des Papiers sicherzustellen. Beispielsweise sollte der Druck beim herkömmlichen dünnen Papier für Innenseiten von Kinderbüchern (80–120 g) zwischen 8 und 10 MPa liegen. Dieser Druckbereich gewährleistet einen sauberen, ebenen Schnitt, ohne die Papierfasern zu beschädigen. Bei dickem Karton für Umschläge (300–400 g) ist aufgrund der hohen Materialdichte ein erhöhter Druck von 12–15 MPa erforderlich, der zudem mit einer Vorwärmvorrichtung kombiniert werden sollte, um die Kartonfasern zu weichen und den Stanzwiderstand zu verringern. Bei laminierten Materialien muss der Druck aufgrund der unterschiedlichen Haftkraft zwischen der Laminatschicht und dem Papier um 10–15 % über dem Grundwert liegen. Zudem ist durch lokales Hinzufügen oder Verringern des Unterlegpapiers (z. B. Hinzufügen von 0,1 mm Unterlegpapier an der Laminatnaht) ein gleichmäßiger Druck über das gesamte Layout sicherzustellen, um Probleme wie lokales Durchschneiden oder Zerquetschen des Papiers zu vermeiden.
Die Geschwindigkeitseinstellung muss je nach Komplexität des Stanzens und der Art des Materials geändert werden. Die große Stanzmaschine verwendet ein 7,5-kW-Servosystem, das eine stufenlose Drehzahlregelung von 0–4500 Bögen/Stunde ermöglicht. Das bedeutet, dass Sie je nach unterschiedlichen Produktionssituationen genau die benötigte Geschwindigkeit einstellen können. Beim Stanzen von rechteckigen Innenseiten ohne Prägung kann der Hochgeschwindigkeitsmodus auf 3.000 bis 3.500 Bögen pro Stunde eingestellt werden. Die extra große Formatplatte (bei einigen Modellen bis zu 1300×960 mm) ermöglicht die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Layouts und reduziert so die Anzahl der Plattenwechsel. Bei Sonderformen und feiner Faltung (wie beispielsweise beim Klappmechanismus eines Pop-up-Buchs) muss die Geschwindigkeit auf 2.000 bis 2.500 Bögen/Stunde reduziert werden, um eine gleichmäßige und konsistente Falttiefe sicherzustellen und Brüche beim Falten zu vermeiden. Beim Stanzen mehrseitiger Karten (wie z. B. Spielkarten, die an Bücher angehängt sind) kann die maximale Effizienz auf 4.000 Bögen/Stunde gesteigert werden, wodurch die Schichtleistung bis zu 32.000 Bögen erreichen kann. Es ist sehr wichtig sicherzustellen, dass der Messerdruck am Radius der abgerundeten Ecken mindestens 3 mm beträgt und der Hohlraum mindestens 10 % ausmacht.
Ein mittelgroßer Hersteller von Hardcover-Bildbänden in Europa (mit einer jährlichen Produktionskapazität von 5 Millionen Exemplaren) stand lange vor drei großen Produktionsproblemen: Erstens beträgt die Ausschussrate beim Stanzen von speziell geformten Umschlägen bis zu 8 %, wodurch allein der Materialverlust pro Jahr über 120.000 Euro liegt; zweitens erfolgen Heißprägung und Stanzen in zwei getrennten Arbeitsgängen, wofür drei zusätzliche Transportarbeiter benötigt werden, und die Oberfläche ist in den Zwischenschritten anfällig für Kratzer; drittens müssen die fertigen Produkte manuell sortiert werden, wozu pro Schicht 6 Arbeiter erforderlich sind, und die Sortierleistung liegt lediglich bei 800 Exemplaren/Stunde. Anfang 2024 setzte das Unternehmen eine maßgeschneiderte Gesamtlösung mit einer Großformat-Stanzanlage eines Shenzhen basierten Geräteherstellers ein, wodurch die Produktivität um 40 % gesteigert, die Ausschussrate auf 1,5 % gesenkt und die Lohnkosten pro Schicht um 50 % reduziert wurden. Die Amortisationszeit betrug lediglich 11 Monate. Die zugrundeliegende Konstruktionsidee des Konfigurationsschemas besitzt eine hohe Referenzbedeutung für Kinderbuchhersteller.
Entsprechend der Größe des Buchumschlags des Kunden (320×240 mm) wählte die Lösung eine Großformat-Stanzmaschine mit einem Format von 1300×960 mm aus. Die Maschine kann vierseitig im Einzelblattbetrieb stanzten (herkömmliche Maschinen können nur doppelseitig stanzten), wodurch die Leistung pro Zeiteinheit erhöht wird. Die Maschine ist mit Stanzwerkzeugen aus Hartmetall ausgestattet, die je nach der einzigartigen Form von Kinderbüchern angepasst werden können (der Messerwinkel weist einen kreisbogenförmigen Übergang auf), und verfügt über ein 7,5-kW-Servozuführsystem. Für die spezielle Form des Löwen auf dem laminierten Albumcover mit 350 g wurde die Parameterkombination aus einem Druck von 14 MPa und einer Geschwindigkeit von 2200 Bögen/Stunde voreingestellt. Die Zuführposition wird mithilfe eines fotoelektrischen Positioniersensors in Echtzeit kalibriert, um sicherzustellen, dass die Maßabweichung jeder Produktcharge innerhalb von ±0,08 mm gehalten wird und ein gratfreies Stanzen erreicht wird. Die Anlage verfügt über ein hochpräzises Heißpräge-Modul sowie eine unabhängige Temperaturregelungseinheit, die eine zonale Steuerung der Heißprägetemperatur ermöglicht. Die zuvor getrennten Prozesse Heißprägung und Stanzen sind nun in einem kombiniert, wodurch die Zwischenlaufzeit reduziert wird. Die fortschrittliche Umschalttechnik der Anlage gewährleistet eine kurze Umrüst- und Inbetriebnahmzeit für beide Prozesse.
Diese Lösung nutzt die Automatisierungsvorteile großer Stanzmaschinen vollständig aus. Sie verfügt über ein intelligentes automatisches Klassifizierungs- und Sortiersystem sowie eine Sammelvorrichtung für fertige Papierprodukte mit Doppelmodus. Um den Anforderungen an die fortlaufende Nummerierung der Innenseiten gerecht zu werden, wird ein kettenförmiger sequenzieller Sammelmodus angewandt, wobei eine fotoelektrische Zählung sicherstellt, dass die Seitenzahlen einzelner Stapel nicht vermischt werden. Für unterschiedliche Cartoon-Motive auf dem Cover kommt ein visueller Erkennungs- und Klassifizierungsmodus zum Einsatz, um diese automatisch zu trennen und zu lagern. Die Sortierleistung steigt dadurch auf 2000 Bogen/Stunde. Die Anlage besitzt ein integriertes Unterdruck-Entschrottungssystem, das während des Stanzvorgangs entstehende Randmaterialien in Echtzeit absaugt und in eine Auffangbox leitet. Außerdem verfügt sie über eine automatische Alarmfunktion, die den Benutzer warnt, sobald die Box voll ist, wodurch die Reinigungszeit nach dem Herunterfahren reduziert wird. Diese Lösung spiegelt den Hauptvorteil einer integrierten Anpassung wider. Das Geräteunternehmen hat die Platzierung der Anlagen und den Materialfluss speziell angepasst, um der L-förmigen Grundrissgestaltung des Kundenbetriebs gerecht zu werden. Dadurch konnten die vordere Presse und die nachgelagerte Bindemaschine nahtlos miteinander verbunden werden. Die Transportdistanz der Materialien wurde um 60 % reduziert. Stand Oktober 2024 lief die Anlage bereits neun Monate lang ununterbrochen mit täglich 20 Stunden Dauerbetrieb, bei lediglich zwei geringfügigen Störungen.
Zusammenfassend die fünf Hauptmöglichkeiten, bei denen große Stanzmaschinen sind so optimiert, dass sie besser für das Stanzen von Kinderbüchern geeignet sind, und lassen sich wie folgt zusammenfassen: Erstens reduziert das präzise Parametersystem auf Grundlage der Materialeigenschaften die Ausschussrate durch dynamische Anpassung von Druck und Geschwindigkeit. Zweitens verringert die integrierte Prozessgestaltung, die verwandte Verfahren wie Heißprägung kombiniert, Zwischenverluste im Produktionsablauf. Drittens deckt die Mehrmaterialtauglichkeit eines Mehrzweckgeräts den Bedarf an diversifizierter Produktion ab. Viertens verbessert die Nachbearbeitungsoptimierung mit automatischer Sortierung und kundenspezifischer Sammlung das Automatisierungsniveau des Prozesses. Fünftens gewährleistet die hochpräzise Steuerung auf Basis des Hochfrequenz-Servosystems die Stabilität bei Serienproduktion. Der wesentliche Wettbewerbsvorteil der Geräteunternehmen aus Shenzhen liegt nicht nur in den Vorteilen der Produktleistung, sondern auch in der tiefgreifenden Erforschung ausländischer Märkte. Beispielsweise analysieren sie die Gestaltungsstile von Kinderbüchern in verschiedenen Regionen (wie etwa die Vorliebe Europas für komplexe ausgestanzte Designs oder die Präferenz Südostasiens für dickes Kartonmaterial), um maßgeschneiderte Gerätekonfigurationen vorzuschlagen. Für Kunden außerhalb der USA hat das Unternehmen zudem ein 24-Stunden-Techniksupportteam eingerichtet und ist mit einem System zur Fernfehlerdiagnose ausgestattet, um bei der Lösung von After-Sales-Problemen zu helfen. Die doppelte Sicherstellung durch Technologie und Service hat die Dahe-Lochstanzmaschinen zum Hauptwerkzeug globaler Hersteller von Kinderbüchern für die Steigerung der Produktivität gemacht. Gleichzeitig bietet dies eine Möglichkeit, Technologien zu übertragen.
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