Die Schneidemaschine ist die wichtigste Ausrüstung zur Herstellung von Karten, Smartcards, Spielkarten usw. Ihr technisches Niveau beeinflusst direkt die Produktionsgenauigkeit, Beschaffenheit und Geschwindigkeit. Stanzmaschinen haben sich stets an die sich wandelnden Anforderungen der Industrie angepasst. Von den anfänglichen einfachen Maschinen, die manuell bedient werden mussten, bis hin zu heutigen intelligenten Maschinen mit numerischer Steuerungstechnologie und Internet-of-Things-Technologie. Dieser Artikel beleuchtet die Entwicklungsgeschichte von schneidmaschinen und blickt in Bezug auf drei Aspekte – technologische Weiterentwicklung, intelligente Überwachung und Umweltschutz – in die Zukunft der Innovation bei Stanzmaschinen. In Verbindung mit ihren wichtigsten Anwendungsmerkmalen bietet er technische Empfehlungen für Brancheninsider.
Die Lochkartenmaschine ist die wichtigste Komponente in der Produktionskette von Smartcards, und ihre technologische Entwicklung hat sich stets an der Branchenentwicklung orientiert. Hersteller von Ausrüstungen müssen jederzeit auf die Kundenbedürfnisse achten und neue Technologien nutzen, um ihre Produkte wettbewerbsfähiger zu machen. Unternehmen, die Stanzmaschinen einsetzen, müssen das Arbeitsprinzip von Stanzmaschinen sowie die neuen Trends in der Branche verstehen, um das richtige Modell auswählen und ihre Produktionsleistung sowie Produktqualität verbessern zu können. Während sich die globale Fertigungsindustrie zunehmend in Richtung Intelligenz und Umweltfreundlichkeit entwickelt, wird die Technologie der Stanzmaschinen weiteren Spielraum für Innovationen erhalten. Dies wird der Smartcard-Industrie und anderen Branchen helfen, eine qualitativ hochwertige Entwicklung zu erreichen.
Die erste Charge von schneidmaschinen wurden mit mechanischen Teilen hergestellt. Die Produkte dieses Entwicklungsstadiums wurden aufgrund ihrer einfachen Bedienung und Konstruktion hauptsächlich für die frühe Kartenherstellung verwendet. Traditionelle mechanische Stanzmaschinen nutzen mechanische Strukturen wie Nocken und Pleuelstangen, um das Papierzuführen, Stanzen und andere Aktionen durchzuführen. Das mechanische Getriebesystem ist die Energiequelle. Während des Produktionsprozesses müssen Bediener die Maschinen manuell einrichten und stets auf den Betriebszustand achten. Mit steigenden Präzisionsanforderungen bei Produkten wie Smartcards treten jedoch die Nachteile mechanischer Stanzmaschinen zunehmend zutage. Beispielsweise ist das mechanische Übersetzungs-Spiel groß, die Zuführgenauigkeit unzuverlässig, und es können leicht Fehler wie Fehlstanzungen entstehen. Zudem begrenzt die mechanische Konstruktion die Laufgeschwindigkeit der Anlage, wodurch die Effizienzanforderungen bei Großserienproduktion nur schwer erfüllt werden können. Die Werkzeugwechselzeit ist bei unterschiedlichen Karten lang.
Die Einführung der numerischen Steuerungstechnologie hat die Plotterstanze revolutionär verändert und den Wandel von „mechanischer Steuerung“ zu „digitaler Präzisionssteuerung“ ermöglicht. Moderne CNC-Plotterstanzen verwenden meist ein 7,5-kW-Servosystem und treiben wichtige Komponenten wie Zuführung und Stanzen über einen Servomotor an. Gleichzeitig wird ein hochpräziser Messstab mit optischem Gitter zur Positionsbestimmung eingesetzt, wodurch die Zuführgenauigkeit auf 0,01 mm begrenzt wird und beim Stanzen keine Grate entstehen. Genau das benötigen Smartcards hinsichtlich Aussehen und Maßhaltigkeit. CNC-Plotterstanzen sind den mechanischen Plotterstanzen in vielerlei Hinsicht überlegen: Erstens können digitale Parameter über eine Touchscreen-Bedienoberfläche eingestellt werden. Für Produkte aus unterschiedlichen Materialien (wie PVC- und ABS-Substrate für Smartcards) und verschiedenen Spezifikationen kann der Wechsel durch Aufruf des voreingestellten Programms erfolgen. Dadurch wird die Zeit für den Produktionswechsel verkürzt. Zweitens bietet das Servosystem eine stabile Leistung, die Betriebsgeschwindigkeit der Anlage erhöht sich um 30 %, der mechanische Verschleiß wird reduziert und die Lebensdauer verlängert sich. Einige High-End-Modelle halten bei kontinuierlichem Einsatz mehr als 10 Jahre. Drittens ermöglicht die Fähigkeit des CNC-Systems, mit anderen Maschinen zusammenzuarbeiten, dass die Plotterstanzmaschine vielfältige Aufgaben erfüllen kann. Sie kann zum Stanzen von Smartcards und Spielkarten verwendet werden und je nach unterschiedlichen Anforderungen umgerüstet werden, beispielsweise zum Schneiden von Büchern.
Es ist erwähnenswert, dass die technische Weiterentwicklung von CNC-Stanzmaschinen auch die Integration und Innovation unterstützender Verfahren vorangetrieben hat. Einige CNC-Stanzmaschinen können mit Heißprägetechnologie kombiniert werden, um während des Stanzvorgangs Muster und Texte zu prägen. Dadurch wird der Produktionsprozess verkürzt und der Wert des Endprodukts erhöht. Einer der Hauptvorteile der Verwendung von CNC-Technologie in Stanzmaschinen besteht darin, dass verschiedene Prozesse integriert werden können.
Mit der Verbreitung des Konzepts von Industrie 4.0 wird die Kombination aus Internet-of-Things-Technologie und schneidmaschinen ist zu einem wichtigen Bereich der technologischen Innovation in der Industrie geworden. Sein Hauptwert liegt darin, die Echtzeit-Sichtbarkeit und intelligente Verwaltung des Produktionsprozesses zu ermöglichen und die Probleme der „schweren Zustandserfassung, schweren Fehlerprognose und schweren Effizienzsteigerung“ in der traditionellen Produktion zu lösen. Für Unternehmen von Stanzmaschinen mit viel Geschäft im Ausland kann der Einsatz von IoT-Technologie ihnen helfen, die Anforderungen ausländischer Kunden nach umfassender Produktionskontrolle besser zu erfüllen.
Die dreischichtige Architektur aus „Wahrnehmungsschicht-Übertragungsschicht-Anwendungsschicht“ bildet die Grundlage dafür, dass die Stanzmaschine das Internet der Dinge realisieren kann. Die Wahrnehmungsschicht der Anlage verfügt über verschiedene Sensoren, wie z. B. Temperatur-, Vibrations- und Drucksensoren, und erfasst wichtige Betriebsparameter wie Stanzdruck, Vorschubgeschwindigkeit, Motortemperatur und Werkzeugverschleiß in Echtzeit. Die Übertragungsschicht sendet die Daten mithilfe von 5G, Wi-Fi, industrieller Ethernet-Verbindung oder anderen Methoden an die Cloud-Plattform, wodurch eine Echtzeit- und stabile Datenübertragung sichergestellt wird, die den Einsatz in verschiedenen Ländern und Regionen ermöglicht. Die Anwendungsschicht der Cloud-Plattform analysiert und verarbeitet die gesammelten Daten, um den Gerätestatus zu erzeugen: Betriebszustand, Produktionsleistungsstatistik, Fehlerfrühwarnung usw., die der Benutzer in Echtzeit über das Endgerät einsehen kann.
Die Bedeutung des vernetzten Überwachungssystems für die Smart-Card-Produktion liegt darin, dass es eine vollständige Prozesskontrolle ermöglicht. Wenn beispielsweise der Stanzdruck der Kartenstanzmaschine abnormal ist, gibt das System eine Warnung aus, um den Bediener darauf hinzuweisen, die Form oder die Qualität des Substrats zu überprüfen, um Ausschusschargen zu vermeiden. Durch die Überwachung der Zuführgeschwindigkeit und der Stanzfrequenz kann das System zudem die Produktionskapazität automatisch berechnen und den Produktionsplan entsprechend dem Auftragsfortschritt optimieren.
Netzwerktechnologie und Stanzmaschinen können ebenfalls mit nachgelagerten Prozessen verknüpft werden. Beispielsweise kann beim Herstellen von Smartcards das IoT-System nach Abschluss des Stanzvorgangs die Informationen über das fertige Produkt an die automatische Sortieranlage senden. Auf diese Weise können die Endprodukte geordnet oder nach Kategorien gemäß voreingestellter Regeln gesammelt werden, wodurch Fehler durch manuelle Sortierung vermieden werden und der gesamte Produktionsprozess stärker automatisiert wird. Eine solche intelligente Zusammenarbeit über den gesamten Prozess hinweg ist ein wesentliches Zeichen dafür, dass moderne Stanztechnologie sich an den Trend der intelligenten Produktion anpasst.
Da weltweit immer mehr Menschen auf die Umwelt achten, musste sich die verarbeitende Industrie der „grünen Produktion“ zuwenden. Stanzmaschinen verbrauchen viel Strom, weshalb Kunden bei der Auswahl von Modellen ihren Energieverbrauch und ihre Umweltleistung berücksichtigen müssen. Dies gilt insbesondere in Regionen mit strengen Umweltvorschriften wie der EU und Nordamerika. Der Hauptwettbewerbsvorteil von schneidmaschinen ist, dass sie weniger Energie verbrauchen und weniger Schadstoffe emittieren. Um sich diesem Trend anzupassen, werden Stanzmaschinen hauptsächlich in zwei Aspekten verbessert: „Energieverbrauchsoptimierung“ und „Umweltschutzanpassung“. Dadurch können technische Verbesserungen und Umweltschutzanforderungen Hand in Hand gehen.
Der wichtigste Durchbruch bei der Nutzung von Energie liegt in der Verbesserung des Antriebssystems und der Anwendung intelligenter, energieeffizienter Steuerungstechnologien. Beispielsweise verbraucht das gängige 7,5-kW-Servosystem 20 % bis 30 % weniger Strom als der alte asynchrone Motor. Servosysteme verfügen zudem über eine präzise Drehzahlregelung und reduzieren die Leistungsabgabe automatisch, wenn die Anlage im Leerlauf oder mit niedriger Drehzahl betrieben wird. Dadurch wird Energieverschwendung weiter verringert. Einige hochwertige Stanzmaschinen verfügen außerdem über energiesparende Hydrauliksysteme sowie Vorrichtungen, die die Abwärme des Hydrauliksystems nutzen, um die Werkstatt zu beheizen oder die Anlage vorzuwärmen. Dies ist ein Beispiel für die stufenweise Energienutzung.
Die Schneidemaschine kontrolliert nicht nur den Energieverbrauch, sondern verfügt auch über Umweltschutzfunktionen wie die Anpassung an verschiedene Materialien und die Entsorgung von Abfällen. Während des Produktionsprozesses von Smartcards entstehen einige Ausschussstücke. Die manuelle Reinigung mit herkömmlichen Geräten ist nicht nur zeitaufwändig, sondern führt auch leicht zu fliegendem Staub. Moderne Stanzmaschinen sind mit automatischen Abfallentsorgungssystemen ausgestattet, die mithilfe von Unterdruck-Adsorption den Abfall in speziellen Behältern sammeln. Das System kann zudem Abfallmaterialien sortieren und recyceln, um Ressourcen besser zu nutzen. Hinsichtlich der Materialanpassungsfähigkeit gewährleistet die Stanzmaschine bei der Herstellung von Smartcards mit umweltfreundlichen Trägermaterialien (wie abbaubarem PVC und biobasierten Materialien) die Genauigkeit und Stabilität des Stanzvorgangs, indem das Werkzeugmaterial und die Stanzparameter optimiert werden. Dadurch wird verhindert, dass das Material durch das Stanzen beschädigt wird oder aufgrund seiner Eigenschaften zusätzlicher Abfall entsteht.
Für Unternehmen in Shenzhen, China, die Stanzmaschinen herstellen, liegt der Schlüssel zum globalen Erfolg darin, die Umweltstandards anderer Länder zu erfüllen. Gegenwärtig haben die Stanzmaschinenprodukte bekannter Unternehmen internationale Zertifizierungen wie CE und UL erhalten. Auch ihr Energieverbrauch erfüllt die EU-ERP-Richtlinie sowie den US-Standard Energy Star. Die integrierte, kundenspezifische Gesamtlösung kann zudem die umweltschonenden Einstellungen der Anlagen entsprechend den Umweltschutzvorschriften und Produktionsanforderungen von Kunden in verschiedenen Ländern optimieren. Dadurch wird das Produkt marktgerechter.
Die technische Entwicklung von Schneidmaschinen hat sich von mechanischen über numerisch gesteuerte hin zu intelligenten und grünen Systemen entwickelt. Das Aufkommen jeder neuen Technologie wird durch die Bedürfnisse der Industrie vorangetrieben und trägt umgekehrt dazu bei, die nachgelagerten Branchen wie die der Smartcards zu verbessern. Ihr Kernwert zeigt sich nicht nur in der Steigerung der Produktionsleistung und der Produktgenauigkeit, sondern auch darin, wie technologische Lösungen die Schmerzpunkte der Branche angehen: Das einzigartige Stanzverfahren verleiht Smartcards und anderen Produkten eine besondere Haptik, die den hohen Anforderungen der Verbraucher an das Produktdesign gerecht wird. Die Konstruktion ist langlebig und die Technologie ist ausgereift. Das System senkt die Wartungskosten für Unternehmen. Es bietet eine breite Palette an Anwendungen und kundenspezifische Lösungen, um die Produktionsanforderungen von Kunden aus verschiedenen Branchen und unterschiedlicher Unternehmensgröße zu erfüllen. Der Einsatz von Automatisierungs- und Intelligenztechnologie hilft Unternehmen zudem dabei, Kosten zu sparen, die Arbeitsleistung zu steigern und die Betriebsabläufe effizienter zu steuern.
In Zukunft werden Stanzmaschinen in drei Hauptaspekten intelligenter. Die Einführung der KI-basierten Bildinspektionstechnologie ermöglicht die Echtzeit-Überwachung der Stanzqualität und die automatische Anpassung der Stanzparameter. Dadurch werden die Probleme der langsamen Geschwindigkeit und der großen Fehler bei der manuellen Qualitätsprüfung vollständig gelöst. Zweitens wird modulare Konstruktion zur Norm. Der Einsatz standardisierter Module erleichtert die schnelle Aufrüstung und Anpassung von Gerätefunktionen, verkürzt Lieferzeiten und macht die Wartung bequemer. Drittens wird der Trend zur branchenübergreifenden Integration deutlicher. Stanzmaschinen werden mit anderen Technologien wie 3D-Druck und Laserbearbeitung kombiniert, um Produkte wie Smartcards in einem Durchgang herzustellen. Beispielsweise erfolgen Chipverpackung oder der Druck von QR-Codes gleichzeitig mit dem Stanzen, wodurch der Produktionsprozess nahtloser wird.
Die Kartenstanmaschine ist die wichtigste Komponente in der Produktionskette von Smartcards, und ihre technologische Entwicklung hat sich stets an der Branchenentwicklung orientiert. Unternehmen der Ausrüstungsherstellung müssen jederzeit auf die Bedürfnisse ihrer Kunden achten und neue Technologien nutzen, um ihre Produkte wettbewerbsfähiger zu machen. Unternehmen, die Stanzmaschinen einsetzen, müssen das Arbeitsprinzip von Stanzmaschinen sowie die neuen Trends in der Branche verstehen, um das richtige Modell auswählen und ihre Produktionsleistung sowie Produktqualität verbessern zu können. Da sich die globale Fertigungsindustrie zunehmend in Richtung Intelligenz und Umweltfreundlichkeit entwickelt, wird die Stanzmaschinentechnologie weiteres Innovationspotenzial entfalten. Dies wird der Smartcard-Industrie und anderen Branchen helfen, eine qualitativ hochwertige Entwicklung zu erreichen.
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