Felix und Jürgen Ammer sind überzeugt von ihrer Wasserstrahlschneidmaschine – die Omax fügt sich bestens in die Abläufe im Werkzeugbau ein.

Es ist noch gar nicht so lang her, da war das Wasserstrahlschneiden für Geschäftsführer Jürgen Ammer und seinen Sohn Felix ein weitestgehend unbekanntes Verfahren. „Um die optimalen Zuschnittkonturen der Bleche für die Schnittstufen des Folgeverbundwerkzeugs exakt festzulegen und ein produktionsfähiges und prozesssicheres Gesamtsystem zu bieten, ermitteln wir im Versuch basierend auf einer theoretisch bestimmten Kontur in mehreren Schritten die optimale Zuschnittskontur“, erklärt Jürgen Ammer. Bestehende Simulationsprogramme schaffen es bislang nicht, die letzten Details so wirklichkeitsgetreu abzubilden, dass es den Ansprüchen der Werkzeugbauer genügt.

Schneller zum Zuschnitt
„Bis vor einem Jahr haben wir die Zuschnitte bei einem Dienstleister in Auftrag gegeben, der sie meist auf einer Laserschneidanlage gefertigt hat“, erklärt Jürgen Ammer. „Das hatte mehrere Nachteile: Zum einen hatte der Dienstleister in den seltensten Fällen unser Originalmaterial. Dann war der Zuschnitt stets mit Wartezeit verbunden. Und schließlich verhielten sich die Blechteile aufgrund des Wärmeeintrags beim Schneiden und der daraus resultierenden Gefügeveränderung deutlich anders – die Blechstreifen verhielten sich nicht konsistent, wir bekamen keine zuverlässigen Ergebnisse.“

Als der Dienstleister die Zuschnitte auf einer Wasserstrahlschneidanlage fertigte, wurde zwar das Problem der Gefügeveränderung gelöst – die Wartezeiten indes blieben. „Deshalb entschlossen wir uns, das Wasserstrahlschneiden ins eigene Haus zu holen, zumal wir überzeugt waren, dass die Technologie bei den Dienstleistern nicht ausgereizt wird“, erklärt Felix Ammer, gelernter Werkzeugmacher und im Unternehmen verantwortlich für den Bereich Wasserstrahlschneiden. „Wir haben uns bei verschiedenen Anwendern umgeschaut und uns schließlich für eine Anlage von Innomax entschieden – das Omax 60120 JetMachining Center.“

Seit November 2008 ist die Maschine inzwischen im Haus. Die Anlage bietet eine Arbeitsfläche von 1500 x 3000 mm, die Z-Achse verfährt um 200 mm. Die Hochdruckpumpe leistet bis 3800 bar. Bei Ammer, Quick & Partner setzt man auf abrasives Schneiden, als Abrasivum kommt 80-Mesh-Sand zum Einsatz. Versuche mit noch feinerem Sand (120 Mesh) lieferten keine signifikant anderen Bearbeitungsergebnsisse – deshalb blieb man bei dem gröberen Sand. Sandzuführung und Schlamm­­ab­sau­gung laufen automatisch.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
„Wasserstrahlschneiden stand im Ruf, laut zu sein und vor allem die gesamte Umgebung der Anlage zu verschmutzen“, erklärt Felix Ammer. „Beim Omax 60120 JetMachining Center wird jedoch unter der Wasseroberfläche geschnitten – das senkt den Geräuschpegel drastisch, verhindert den Sprühnebel und führt dennoch zu sehr exakten Ergebnissen.“ Die Zuschnitte lassen sich nun schnell – quasi auf Zuruf – auf der Anlage fertigen, die Qualität ist zudem weit besser als bei den Zuschnitten vom Dienstleister. So exakt, dass sich die Werkzeugbauer bald Gedanken über weitere Einsatzmöglichkeiten der Maschine machten.

„Wir fertigen inzwischen auch Grundplatten komplett mit allen Außen- und Innenkonturen. Nur die Stiftlöcher werden noch erodiert, hier bringen wir auf der Omax nur die Startlöcher ein“, erläutert Jürgen Ammer. „Mit der Zeit haben wir immer mehr Werkzeugkomponenten ausgemacht, die sich auf der Wasserstrahlanlage einbaufertig produzieren lassen.“

Technologie erfordert vom Anwender sensibles Know-how
Die hohe Qualität des Wasserstrahlschneidens im Unternehmen ist kein Zufall: „Die Technologie zu beherrschen ist kein Problem – hier reichten mir ein paar Tage Schulung, der Rest ist Lernen aus der Praxis“, erklärt Felix Ammer. „Wasserstrahlschneiden ist indes ein sehr sensibles Verfahren – Herstellervorgaben etwa zur Standzeit der Düse oder zu Druckschläuchen sollten tunlichst eingehalten werden, wenn man wirklich optimale Ergebnisse erzielen will. Wir halten unsere Maschine stets in einem optimalen Zustand. Dafür schaffen wir sehr hohe Genauigkeiten.“

Wie beim Drehen oder Fräsen muss sich der Bediener sehr eingehend mit dem Verfahren auseinandersetzen, muss sich damit identifizieren. „Wer sich aufs Wasserstrahlschneiden mit all seinen Eigenheiten einlässt und die kritischen Parameter beachtet, kann das Potenzial des Verfahrens ausschöpfen. Wir kommen mit der Qualität teilweise schon nahe ans Erodieren“, betont Felix Ammer. „Hier müssen wir für jedes Bauteil im Einzelfall entscheiden, welches Verfahren das geeignetere ist.“

In Abläufe integriert
Die Prozesssicherheit beim Wasserstrahlschneiden ist niedriger als beim Erodieren – es macht Sinn, ab und zu ein Auge auf die Maschine zu haben. Kleine Kritikpunkte gibt es auch an der mitgelieferten Software, die fürs „normale“ Schneiden zwar ausreichend ist, die Bedürfnisse im Werkzeugbau aber nicht vollständig abdeckt: „Beispielsweise, wenn es um das Handling äquidistanter Konturen geht“, erläutert Felix Ammer. „Da ist die Programmierung schon etwas umständlich – ich hoffe, da wird noch nachgebessert.“

Sonst jedoch hat sich die Omax im Werkzeugbau-Umfeld bewährt: „Das Wasserstrahlschneiden lässt sich hervorragend in die Abläufe im Werkzeugbau integrieren – wir fühlen uns sehr wohl mit unserer Entscheidung“, betont Jürgen Ammer. „Wir haben die Durchlaufzeiten für unsere Werkzeuge reduzieren können, und auch sonst hat die Omax so einige Probleme damit gelöst. In Summe hilft uns diese Technologie, unsere Werkzeuge schneller und preiswerter fertigen zu können.“

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Hotforming-Prozesse sind für die Automobilindustrie insbesondere in jüngster Vergangenheit sehr wichtig geworden, da sich mit ihnen spezifische Anforderungen zu einer höheren Crash-Sicherheit und einem geringeren Gesamtgewicht erfüllen lassen. Zahlreiche Automobilhersteller nutzen inzwischen diese Prozesse, um Strukturteile der Karosserie wie A- und B-Säulen, Getriebetunnel, Träger von Front- und Heckstoßstangen, Türschweller, Türverstärkungen, Längsträger, Dachrelings und Dachrahmen zu produzieren.

Diese Bauteile haben unter anderem auch höchste Anforderungen an die Festigkeit. Die Verwendung hochfester Stähle in konventionellen Tiefziehprozessen ist schwierig, denn ihre Formbarkeit ist reduziert, und sie neigen stark zur Rückfederung. Mit der Hotforming-Technologie indes lassen sich diese Einschränkungen überwinden. Die Bauteile werden in diesem Prozess bei erhöhten Temperaturen in weichem Zustand umgeformt und anschließend im Werkzeug abgeschreckt. So kann in den Werkstücken eine martensitische Struktur mit einer sehr hohen Festigkeit von rund 1500 MPa erreicht werden.

Sehr komplexe Simulation
Warmumformen ist ein temperatur- und zeitabhängiger Prozess. Verglichen mit einem konventionellen Umformprozess gestaltet sich die Simulation deshalb um einiges komplexer.
AutoForm entwickelt Softwarelösungen für Werkzeugbau und Blechbearbeitungsindustrie und deckt die gesamte Prozesskette ab – von der Absicherung der Produktherstellbarkeit über die Berechnung der Werkzeug- und Materialkosten sowie das Werkzeug-Design bis zur virtuellen Prozessoptimierung. Um die Vorgänge beim Hotforming exakt abzubilden, wurde das Softwarepaket AutoFormplus R1 um thermomechanische Prozesse erweitert. So ist es nun möglich, das Hotforming sehr realitätsgetreu zu simulieren.

AutoForm will so seinen Anwendern ermöglichen, die Hotforming-Prozesse effektiv zu simulieren. So sollen Bauteile von hoher Festigkeit, großer geometrischer Komplexität und minimierten Rückfederungseffekten in kürzerer Zeit und zu geringeren Kosten produziert werden können. Trotz der Vielschichtigkeit von Warmumformen-Prozessen verspricht AutoForm eine Hotforming-Lösung, die den Anwendern die gewohnte Benutzerfreundlichkeit bietet.

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Damit die Teile eines Puzzles genau zusammenpassen, werden bei ihrer Herstellung rotative Stanzwerkzeuge verwendet. Bei der Produktion dieser Stanzzylinder ist das winkelgenaue Fräsen eine Grundvoraussetzung, denn nur so können die Konturen des Endproduktes exakt ausgearbeitet werden. Für diese Präzisionsarbeit hat die Lang GmbH & Co. KG aus Hüttenberg die Fräsmaschinenserie RM für die Bearbeitung von Prägezylindern oder rotativen Stanzwerkzeugen entwickelt.

Diese Maschinenserie, ausgestattet mit einem Granitportal, ermöglicht bei der Fertigung von rotativen Schneidwerkzeugen eine beidseitige Bearbeitung der Schneiden senkrecht zur Walzenachse. Die eingesetzte CNC-Steuerung andronic 2060 L sorgt dabei für eine schnelle Satzverarbeitungs­zeit und somit für eine hohe Konturgenauigkeit der Schneiden oder des Reliefs. Ein geschlossener Antriebs-, Regel- und Steuerkreis lässt jede produzierte Walze exakt so wie ihre Vorgängerin aussehen.Wenn ein Puzzle in hoher Stückzahl gefertigt wird, kommt die rotative Präge- oder Stanztechnik zum Einsatz. Denn im Vergleich zur flachen Bearbeitung kann dieses Verfahren in kürzerer Zeit hohe Stückzahlen produzieren. Bei der Herstellung auf Fräsmaschinen kommt es vor allem auf die Konstanz der Schnittgeschwindigkeit und die Präzision in der Umsetzung an.

Winkelgenaues Fräsen
Damit die Konturen besser ausgearbeitet werden, wird das winkelgenaue Fräsen der Schneiden über die Bewegung in die vier Achsenrichtungen X, Y, Z und A gesteuert. Dank der vierten Achse können ein exakter Winkel und eine hochgenaue Schneidenbreite realisiert werden. Winkelübergänge werden dabei sorgfältig ausgearbeitet und ausgespitzt. Um diese guten Bearbeitungsergebnisse zu erzielen, kommt es besonders auf die Einhaltung der Schnittgeschwindigkeit an. Dafür müssen die Daten in einer kurzen Blockzykluszeit verarbeitet werden. Die schnelle NC-Satz-Abarbeitung von unter 100 µs ermöglicht der CNC, auch große Datenmengen zu verarbeiten. Es gibt keine Geschwindigkeitseinbrüche bei der Verfahr­geschwindigkeit. Die kurze Satzverarbeitungszeit der CNC-Steuerung andronic 2060 L sorgt so für eine gleichbleibende Verfahrgeschwindigkeit und so für bessere Bearbeitungsergebnisse. Außerdem bedeutet die gleichmäßige Satzabarbeitung höhere Standzeiten für die eingesetzten Werkzeuge.

Auch bei Prägewalzen ist die Darstellung feinster Details gefragt. Für das Fräsen von Prägezylindern verwendet die Lang die Standardmaschine der RM-Serie, die nur mit drei Achsen ausgestattet ist. Die Prägetechnik wird vor allem in der Verpackungsindustrie benötigt, zum Beispiel bei der Veredelung von Parfumschachteln mit aufwändigen Reliefs. Die so genannten Strukturwalzen kommen aber auch in der Textilindustrie zum Einsatz und werden unter anderem zur Herstellung von Kunstleder benötigt. Bei der Bearbeitung mit Prägewalzen ist es wichtig, dass Patrize und Matrize passgenau ineinander greifen. Dafür muss bei der Produktion der Prägewalzen die Rundachse sehr genau positioniert sein, was wiederum für die Reproduzierbarkeit der Folgewalzen notwendig ist.

Für Mittel- und Großformate
Die RM-Baureihe wurde für Mittel- und Großformate entwickelt. Mit der RM 800 S werden Walzen mit einem Durchmesser von 10 bis 320 mm hergestellt, die RM 1200 S bearbeitet Walzen von 80 bis 400 mm. Für die unterschiedlichen Walzenlängen ist das Gegenlager in X-Richtung bis zu 820 beziehungsweise 1200 mm stufenlos verstellbar. Da die Zuladung bis an die 1000 kg wiegen kann, wurde die Möglichkeit eingerichtet, die Walzen mit einem Kran in die Maschine zu laden. Für den vibrationsfreien Aufbau der Gravier- und Fräsmaschinen sorgt ein Granitportal, welches die Basis der Maschinen bildet. Granit reduziert die Vibrationen und besitzt außerdem die Eigenschaft, sich bei Wärme nur minimal auszudehnen.

Die CNC-Steuerung andronic 2060 L ist als Doppelprozessor aufgebaut, was eine entkoppelte Verarbeitung der NC-Daten erlaubt, die direkt an die Antriebe für die Weg- und Geschwindigkeitsinformation weitergegeben werden. Die Antriebe der RM-Serie besitzen eine Auflösung von 0,02 µm. Die spezielle Art der Datenaufbereitung und das permanente Nachladen von Daten in einen Puffer des NC-Rechners erlaubt unendlich große Datenmengen zu verarbeiten, ohne dass dieser Datenbuffer auch bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit leer werden könnte.

Die Offenheit des andronic-Steuerungssystems bietet hier die Möglichkeit, eine eigens dafür entwickelte Bedienoberfläche einzusetzen. Dank der vorausschauenden Bahnbetrachtung der NC über mindestens 2000 Sätze, kann der Vorschub, wenn notwendig, angepasst werden: Diese Look-Ahead-Funktion sorgt dafür, dass unstetige Übergänge an Ecken und Kanten rechtzeitig erkannt werden können. So arbeiten die Gravier- und Fräsmaschinen noch präziser und diese Zuverlässigkeit verringert die Fertigungskosten.

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Mit der Entscheidung für Simultaneous Engineering im Jahre 2002 fiel auch gleichzeitig die Entscheidung, Catia V5 einzuführen. Allerdings arbeitete man im ersten Jahr wenig produktiv mit der Software, sondern beschäftigte sich erst einmal mit dem internen Aufbau und den vielen unterschiedlichen Methodiken innerhalb des Systems sowie mit organisatorischen Strukturen und Prozessen. Ein Kernteam, bestehend aus drei Konstrukteuren, definierte die zukünftige Projektabwicklung. Dazu gehörte unter anderem, die relevanten Prozesse zu parallelisieren, redundante Tätigkeiten zu eliminieren, ein Handbuch mit Konstruktionsrichtlinien zu erstellen und die notwendige Hard- und Software zu definieren.

„Mit der Parallelisierung der Prozesse wollten wir erreichen, dass bereits konstruierte Teile schon gefertigt werden können, auch wenn die Gesamtkonstruktion noch nicht beendet ist“, erklärt Farsad Bajoghli, Technischer Berater und Mitarbeiter im Kernteam. „Das bedeutet aber auch, dass der Konstrukteur die typischen Anforderungen eines Bauteiles kennen muss und von Anfang an den gesamten Prozess von der Konstruktion bis zur Fertigung im Kopf hat. Legt er ein Maß fest, muss diese Information im Laufe der Lebensdauer des Bauteiles jedem anderen Beteiligten bekannt sein.“

Systematische Kommunikation
Letzteres stellt Siebenwurst sicher, indem der Konstrukteur in die Catia-Eigenschaften entsprechende Informationen einträgt, die auch für andere Instanzen lesbar und weiterverwertbar sind. Diese Eigenschaftsbilder nutzt der Werkzeugbauer systematisch zur Unternehmenskommunikation, allerdings ohne die persönliche Kommunikation von Mensch zu Mensch zu ersetzen.

Mehrere Konstrukteure müssen am gleichen Projekt arbeiten können, ohne sich gegenseitig zu blockieren oder Arbeiten doppelt zu verrichten. Die wichtigste Aufgabe dabei ist, Daten sauber versioniert und mit individuellen internen Freigaben versehen im Prozess weiterzugeben. Im Zusammenspiel mit Catia V5 werden diese Anforderungen erfüllt, so kommt man vom Template zum fertigen Konstruktionsstand, Stücklisten, Bohrtabellen und auch zu den NC-Programmen, da weitestgehend papierlos gearbeitet wird.

Da Catia V5 simultanes und effizientes Arbeiten in 3D ermöglicht, mit dem frühzeitig die Weichen für die Fertigung gestellt werden, ist das interne Beziehungswissen sachgemäß zu verwenden. Die Parametrik bildet dabei die unverzichtbare Basis zum Aufbau von Konstruktionstemplates. Diese beeinflussen die Effizienz des Gesamtprozesses entscheidend.

Ludwig Gansauge, Leiter Prozessmanagement und Mitglied der erweiterten Geschäftsleitung, sieht ein Template als „leeres“ Werkzeug, das es zu füllen gilt: „Templates sind aber keine hundertprozentige, sondern nur eine dreißigprozentige Lösung. Die restlichen 70 Prozent müssen wir dazu entwickeln.“

Sauber aufgesetzte Templates nehmen dem Konstrukteur Arbeit ab
Beim Dietfurter Werkzeugbauer enthalten die Templates viele Konstruktionselemente wie zum Beispiel Verschraubungen, Befestigungselemente, Versäulungen oder Druckplatten, die in jeder Konstruktion enthalten sind. Dank des modularen Aufbaus können später Schieberaufbauten, Kühlungs- und Auswerferkonstruktion sauber adaptiert werden, um die Konstruktion nach den jeweiligen Produkt- und Kundenansprüchen zu individualisieren.

„Seit mittlerweile fünf Jahren bauen wir einen dreidimensionalen Template-Baukasten auf“, erklärt Gansauge. „Dieser deckt Varianzen nach Artikelgrößen, Kunden­individualität und Werkzeugtyp ab. Innerhalb der einzelnen ,Fächer‘ dieses Baukastens kommen dann die Parametrik und Adaptionsfähigkeit der Komponenten zum Tragen.“ In der Programmierung verwendet Siebenwurst Kataloge mit sich wiederholenden NC-Sequenzen. Diese basieren auf parametrisierter Featureerkennung zur Vermeidung redundanter Tätigkeiten.

Wegen der effizienteren Bearbeitung hat man die Maschinenkapazitäten dank des Einsatzes der Catia NC-Module erweitern können. Heute bearbeiten die Werkzeugbauer auf denselben Maschinen 30 Prozent mehr im Vergleich zur vorherigen Arbeitsweise. „Wir haben jetzt kürzere Rüstzeiten und weniger Stillstandszeiten für das Programmieren, erklärt Farsad Bajoghli. Mit der automatisierten Featureerkennung im Zusammenspiel mit Bearbeitungskatalogen schaffen wir Automatismen, die wir vorher nicht hatten.“

Hinterlegte Entscheidungsprozesse
Die Werkzeugbauer hinterlegten in Catia Entscheidungsprozesse. Daher kann das System Werkzeuge selektieren, optimale Drehzahlen schalten die Bearbeiter dann über Makros dazu. So geschehen heute viele Tätigkeiten automatisch im Hintergrund, die früher die Mitarbeiter stark in Anspruch nahmen.

Systempartner von Siebenwurst ist die Karlsruher Transcat PLM GmbH, die als Tochter von Dassault Systèmes nicht nur deren Lösungen, sondern auch eigenentwickelte Programme wie CalCard liefert. Die Software bietet eine automatische Vorkalkulation von Spritzgieß-, Druckguss- und Stanzbiegewerkzeugen auf Basis der Teilgeometrie. Darüber hinaus bilden die Karlsruher die Mitarbeiter beim Werkzeugbauer aus und bie-ten klassische Aufgabenstellungen eines Systemhauses.

Durchlaufzeiten drastisch gesenkt
„Wir haben in den vergangenen sieben Jahren die Durchlaufzeiten im Schnitt um 30 Prozent, teilweise sogar bis um 50 Prozent verkürzt, die Kosten konnten wir um weit mehr als 10 Prozent reduzieren.“ Erwirtschaftete der Werkzeugbauer im Jahr 2003 mit 320 Mitarbeitern 30 Mio. Euro Umsatz, so waren es 2008 schon 40 Millionen mit 340 Mitarbeitern.

Beim Produktionszuwachs fällt insbesondere der heute sehr hohe Automatisierungsgrad ins Auge: „Hatten wir im Jahr 2004 noch 44.000 NC-Programme, so waren es 2006 schon 57.000. Und 2008 belief sich die Anzahl auf 65.000 NC-Programme“, freut sich Farsad Bajoghli. So dauert heute die NC-Programmierung bei bestimmten Bauteilen wie einfachen Hinterbauplatten, die durchaus zahlreiche Taschen und mehr als 100 Bohrungen enthalten können, nicht länger als fünf Minuten – die durchgängige Prozesskette von der Konstruktion bis in die Fertigung ist in diesem Bereichen Realität geworden.

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Bei Hermesmeyer & Greweling im westfälischen Marienfeld kennt man sich aus mit dem Fräsen. Das Unternehmen steht für Kompetenz in der Fräsbearbeitung für den Anlagen-, Formen-, Maschinen- und Werkzeugbau. Leistungsstarke Software und ein durchgängig vernetzter Maschinenpark aus NC- und HSC-Maschinen gewährleisten Flexibilität und kompromisslose Qualität in der Fertigung.

Keine Kompromisse machen die Juniorchefs Klaus Hermesmeyer und Klaus Greweling auch bei der Wahl der Schneidwerkzeuge. Sie sind immer auf der Suche nach dem idealen Tool für Abtragungsprozesse. Seit langem gehört deshalb Präzisionswerkzeug-Hersteller Pokolm zu den Lieferanten.

Als einer der ersten Anwender setzte Hermesmeyer & Greweling das neue Werkzeugsystem Spinworx ein. In intensiven Testreihen musste die Pokolm-Innovation, bei der sich die Schneidplatten während des Fräsprozesses selbsttätig mitdrehen, ihre Vorteile unter Beweis stellen. „Zuerst ließ der Gedanke, dass sich die Schneidplatte um einen eingedrehten Stehbolzen mitdreht, Skepsis aufkommen“, räumt Klaus Greweling ein. „Unsere Versuche erbrachten aber den klaren Beweis, dass diese Technologie einwandfrei funktioniert und bei bestimmten Werkstoffen sogar deutliche Vorteile bringt.“

Schnelle Präzision gefragt
In den Versuchen ging es um einen Auftrag für die Automobilindustrie, bei dem Präzision und der Faktor Zeit die entscheidenden Rollen spielen. „Vor 25 Jahren brauchte man für ein neues Fahrzeugmodell noch sechs Jahre Entwicklungszeit“, erinnert sich Klaus Greweling. „Heute sind viele Hersteller bei weniger als zwei Jahren. Damit sind auch die Anforderungen an Zulieferer wie uns gestiegen. Zeit ist auch hier Geld.“

Das Ausgangsgangsmaterial war ein 1.7131-Stahl-Rohling, aus dem ein Beschneidewerkzeug für den Tankdeckel­einsatz einer Seitenwand zu fräsen war. Die abschließende Schlichtbearbeitung sollte nach dem Einbau in das Umformwerkzeug erfolgen. Ziel war, mit möglichst wenig Maschinenstunden und bei nahezu mannlosem Betrieb das Rohteil bis zum Schlichtprozess zu bearbeiten.

Für den Testlauf hatte Pokolm-Seniorchef Franz-Josef Pokolm ein Spinworx 6 52 310/7DR Ø 52 r6 mitgebracht. Für das Fräsen stand eine DMU 200 P mit einer Spindelleistung von 42 kW und der Werkzeugaufnahme SK50 zur Verfügung. Die geforderte zweiseitige Bearbeitung machte eine Umrüstung nötig. Das Rohteil wurde jeweils von oben nach unten und von außen nach innen abgetragen.

Die Hauptlast lag auf der Zerspanung der oberen Rohteilgeometrie. Das dauerte 114 min bei einem Gesamtvorschub von 4500 mm/min und einer Frästiefe von 1,25 mm. Für die untere Seite benötigte die DMU 200 P 58 min.

Keine Nacharbeit notwendig
„Wir waren mit dem Ergebnis sehr zufrieden“, erklärt Klaus Greweling. „Das fertige Teil konnte sofort ins Beschneidewerkzeug integriert werden. Natürlich ist die Zeitersparnis dank des Wegfalls des Weiterdrehens der Schneidplatten ein starkes Argument für Spinworx. Noch wesentlicher ist aber die unglaublich hohe Prozesssicherheit.“

Nach den Versuchen wurden die Spinworx-Schneidplatten exakt unter die Lupe genommen. Das Resultat: Die 30-fache Vergrößerung zeigte selbst nach der Gesamtbearbeitungszeit von 172 min so gut wie keinen Verschleiß. Die Schneidplatten hätten problemlos noch für das Fräsen weiterer Teile genutzt werden können.

Fazit: Mit Spinworx von Pokolm lassen sich sehr kurze Bearbeitungszeiten bei gleichzeitig minimalen Werkzeugkosten verwirklichen. Weitere Pluspunkte sind optimale Prozesssicherheit, mann­armer Betrieb und – abgesehen von der Umrüstung des Werkstücks für die Oben- und Untenbearbeitung – kein Maschinenstillstand. Im Ergebnis ergeben sich deutlich geringere Bauteilkosten und ein deutlicher Zeitgewinn.

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Das Werkzeug- und Formenbauunternehmen Siebenwurst GmbH, Dietfurt, stand nach langer vergeblicher Suche kurz davor, selbst ein Werkstückspannsystem zu entwickeln und einzuführen. Ein Besuch beim italienischen Formenbauer und Spanntechnikhersteller FCS in der Nähe von Venedig verhalf zu einem Aha-Erlebnis der besonderen Art. Die Folge: Das Spannsystem wird seither flächendeckend bei Siebenwurst eingesetzt.

Der Vorteil des FCS-Systems, so die Experten des Dietfurter Werkzeug- und Formenbauers, liegt vor allem im hohen Freiheitsgrad der Bearbeitung sowie in der Durchgängigkeit: Es können kleine wie große Werkstücke gespannt werden, egal ob auf Fräs-, Erodier-, Tieflochbohr- oder Schleifmaschinen, und egal, ob es sich um eine Schlicht- oder schwere Schruppbearbeitung handelt. Der Einspareffekt ist beträchtlich: So können Rüstvorgänge, die früher 90 min gedauert haben, auf 15 min reduziert werden.

Aus dem Baukasten
Basis des Systems ist ein Baukastenprinzip, bestehend aus Säulen, Ringen und Bolzen. Gespannt wird auf einer Rasterplatte, die direkt auf den Maschinentisch installiert wird oder Rasterleisten, die auf einen herkömmlichen T-Nutentisch aufgeschraubt werden. Zentrierringe im Bauteil und der Rasterplatte übernehmen die Positionierung des Werkstücks. Erreicht wird eine Wiederholgenauigkeit von 10 µm.

Je nach Topographie des Werkstücks können über die gehärteten Distanzstücke unterschiedliche Höhen aufgebaut werden. Analog zur Grundplatte, die im 50er-Raster aufgeteilt ist, greift auch der Höhenaufbau auf genau definierte Maße zurück. Der Clou dabei: Je höher das Werkstück aufbaut ist, desto besser kann es von allen Seiten bearbeitet werden.

Um das Potenzial des FCS-Systems zu erkennen, muss man einen Blick auf die Rüstsituation werfen, wie sie im Werkzeug- und Formenbau fast noch alltäglich ist: Gespannt wird mittels Spanneisen und Unterlegkeile. Daraus enstehen teilweise gewagte, aber fast immer zeitaufwändige Konstruktionen. Wenn man dann Glück hat, kann sogar eine Seite komplett ohne Umspannen bearbeitet werden. Muss dann die zweite, dritte oder vierte Seite gefräst oder gebohrt werden, beginnt das ganze Spiel von vorne. Das Rüstergebnis ist zudem in hohem Maße vom Geschick des Bedieners abhängig.

Nur eine Aufspannung
Beim FCS-System dagegen lautet die Parole: „Eine Aufspannung für alle Bearbeitungen auf allen Maschinen.“ Nicht umsonst wird deshalb in der Umsetzung zuallererst die Konstruktion bemüht. Bereits in der Entstehungsphase des Werkstücks werden die entsprechenden Passungen für die Spannringe gesetzt. Der Konstrukteur muss zudem kontrollieren, ob sie mit dem 50er-Raster der Grundplatte übereinstimmen.

Bei Siebenwurst ist dieser Prozess mittlerweile im CAD-Programm als Templates hinterlegt. Der Konstrukteur kann also per Mausklick die entsprechenden Positionierringe einfügen. Die Werkstückzeichnung geht anschließend fix und fertig bemaßt zum Teilelieferanten, der die Passungen für das Spannsystem ins Rohteil einbringt.

Genau hier setzt der neue fertigungsphilosophische Ansatz des Systems an: Da die Spannpunkte bereits im Programm hinterlegt sind, kann der Bediener einfach am Monitor überprüfen, wo er das Werkstück auf der Maschinengrundplatte andocken muss. Soll er dann noch per Distanzstücke nach oben bauen, um eine optimale Zugänglichkeit der Spindel zu garantieren, korrigiert er diese Werte im Nullpunkt und kann dann sofort mit der Bearbeitung loslegen.

Bisher setzt Siebenwurst das Spannsystem beim Tieflochbohren auf der Imsa-Maschine ein; unter anderem deshalb, weil dort die unproduktiven Nebenzeiten aufgrund des hohen Rüstaufwandes besonders groß waren. Das Resultat hat Ludwig Gansauge, Leiter Prozessmanagement bei Siebenwurst, überzeugt: „Wir haben unsere Rüstzeiten, die früher bei einer Stunde und mehr lagen, auf wenige Minuten reduziert.“ Angenehmer Nebeneffekt: Durch die stabile Spannung mit dem FCS-System verlief die Bearbeitung insgesamt sicherer und genauer. Für Prozessoptimierer Gansauge ist das aber nur der erste Schritt: „Den eigentlichen Effekt des Systems können wir nur dann nutzen, wenn wir es auf möglichst viele Maschinen implementieren.“

Genauso sieht es auch Jürgen Pfleghar von der Pfleghar Entwicklungs- und Vertriebs GmbH, Weingarten, die das FCS-System in Deutschland vertreibt: „Der Wechsel von Maschine zu Maschine ist genauso einfach möglich. Deshalb gewinnt man über diese Durchgängigkeit unwahrscheinlich an Hauptzeit.“ Seine bisherigen Kundenstudien zeigen, „dass man davon ausgehen kann, dass im Jahresdurchschnitt rund 25 bis 30 Prozent mehr Ausstoß realisiert werden kann“ – bei gleicher Anzahl von Mitarbeitern und Maschinen.

Diesem Potenzial stehen allerdings erst einmal Investitionen gegenüber. Je nach Ausrüstungsgrad beziffert Jürgen Pfleghar die Systemkosten für kleinere und mittlere Maschinen zwischen 5000 und 12 000 Euro; für große Maschinen müssen zwischen 15 000 und 25 000 Euro für Rasterplatten und Spannmittel eingeplant werden. Akribisch genau hat man deshalb bei Siebenwurst die Amortisation gerechnet. Vom reinen Bauchgefühl her, so die Experten, müsste sich das System innerhalb von zwei Jahren amortisiert haben. Wobei Jürgen Pfleghar aus seiner Praxis Anwender kennt, die mit deutlich kleineren Zeiträumen rechnen: „Bezieht man Effekte wie Mehrmaschinenbedienung, Fehlerreduzierung und die Möglichkeit der ungestörten 5-Seiten-Bearbeitung in die Wirtschaftlichkeitsüberlegungen mit ein, kann sich der Invest in wenigen Monaten bezahlt machen.“

Manuela Haack sitzt bei der Siebenwurst GmbH im Controlling und hat die Einführung des FCS-Spannsystems eng begleitet.

Frau Haack, es ist ungewöhnlich, dass sich das Controlling so sehr um technische Details kümmert, wie bei der Einführung des FCS-Spannsystems geschehen. Warum dieser Aufwand?
Bei uns laufen in der Fertigung alleine 24 Großmaschinen. Davon möchten wir sicherlich nicht jede mit dem neuen Spannsystem ausstatten, aber doch einen Großteil. Die Einführung kann aber nur gelingen, wenn den Mitarbeitern plausibel gemacht wird, welchen Vorteil das Unternehmen davon hat. Und das funktioniert nur, wenn die menschlichen Aspekte der Umsetzung, also Ängste und Vorbehalte gegen Neues, so ernst wie möglich genommen und Antworten darauf gefunden werden. Man kann sich da nicht von einem vagen Bauchgefühl leiten lassen.

Wie hat Ihre Vorgehensweise ausgesehen?
Ein Kollege und ich sind von Maschine zu Maschine gegangen, um die Rüstzeiten zu erheben und zu dokumentieren. Zudem wollten wir von den Bedienern wissen, welche Einsparpotenziale sie durch die Einführung des neuen Systems sehen.

Und?
Das Ergebnis fiel eher ernüchternd aus. Die Mitarbeiter hatten für ihre Rüstvorgänge Annahmen gemacht, die nicht unbedingt der Realität entsprachen. Zudem fehlte bei vielen das Wissen um das wirtschaftliche Potenzial des neuen Spannsystems, wenn es über die gesamte Fertigung hinweg durchgängig eingesetzt wird. Aber genau diese Transparenz ist wesentlich, denn das Spannsystem kann nur dann effektiv genutzt werden, wenn es die Mitarbeiter auch leben. Auch wir mussten da einige Lernkurven durchlaufen.

Zum Beispiel welche?
Als wir an einer bestimmten Maschine das FCS-System erklärten, war die Ablehnung durch den Bediener zuerst ganz groß. Nachdem wir intensiv die Vorteile dargelegt hatten, stand plötzlich von seiner Seite eine Zeiteinsparung von zwanzig Minuten im Raum, wohlgemerkt als erste Überlegung. Das wirkliche Potenzial ist wahrscheinlich noch viel größer. Dieses Beispiel zeigt, wie wichtig die Kommunikation mit den Mitarbeitern ist. Die Geschäftsleitung hat deshalb auch großen Wert darauf gelegt, dass beim Besuch bei FCS in Italien Vertreter der Arbeitnehmerseite anwesend waren. Wir werden jetzt nochmals in eine Befragungsrunde gehen. Das Ergebnis wird dann wahrscheinlich anders aussehen.

Wie sieht der Zeitplan der Einführung aus?
Anfang 2008 wurde mit der Implementierung des Systems begonnen; geplant war eine 80-prozentige Umsetzung an den möglichen Maschinen innerhalb kurzer Zeit. Davon ist man aufgrund der erwähnten Gründe aktuell weit entfernt. Bisher ist nur eine Tieflochbohrmaschine ausgerüstet, eine Erodiermaschine folgt in Kürze. Die Projektleitung geht allerdings davon aus, dass innerhalb des nächsten Jahres das System flächendeckend im Unternehmen eingeführt ist – dort, wo es Sinn macht.

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Die Automobilindustrie steht vermehrt unter Kostendruck und ist darüber hinaus bemüht, jede Nische mit eigenen Modellen oder Modellvarianten zu besetzen. Dies führt zu einer Vielzahl von Design- und Karosserievarianten. Zulieferer und Systemlieferanten wie Drauz Nothelfer sind daher immer mehr gefordert, für diese Typenvielfalt kostengünstige Blechumformwerkzeuge mit kurzen Lieferzeiten bereitzustellen.

Kontinuierliche Optimierung
Für die aufwändige Fräsbearbeitung der Werkzeuge ist man bei Drauz Nothelfer in einem kontinuierlichen Optimierungsprozess, um dem Kundenwunsch nach Kostenreduzierung und hoher Flexibilität zu entsprechen. Dazu ist man auch bereit, neue Wege zu gehen.

Präzisionswerkzeug-Partner Ingersoll empfahl für die Schruppbearbeitung ein neu entwickeltes Werkzeug der Deka-Serie. Dieses Werkzeug der Serie DP5G High Feed Deka wurde mit einem extrem flachen Anstellwinkel von 20° Grad speziell für die Bearbeitung mit höchsten Vorschüben entwickelt.

Das neue Werkzeug mit einem Durchmesser von 66 mm und sechs Wendeschneidplatten sollte bei Drauz Nothelfer zunächst an einem Testwerkstück eingesetzt werden. Hier konnte es von Beginn an seine Überlegenheit gegenüber den bisher verwendeten Rundplattenwerkzeugen unter Beweis stellen. Deshalb wurde es schnell in der Produktion beim Bearbeiten eines Blechumformwerkzeuges für die Tür-Innenbleche eines namhaften Deutschen Automobilherstellers eingesetzt. Hier konnte der High-Feed-Deka-Fräser die gesamte Palette seiner Vorzüge ausspielen:

Der flache Anstellwinkel von 20° erlaubt 3-fach höhere Vorschubwerte gegenüber Eckfräsern. Der flache Anstellwinkel erzeugt zwar hohe Axialkräfte, aber nur geringe Radialkräfte. Der Fräser wird so nicht ausgelenkt und kann ohne Vibrationen mit Verlängerungen eingesetzt werden. Die Wendeschneidplatte hat zehn nutzbare Schneiden in einer Schnitt­richtung und ist daher äußerst wirtschaftlich einsetzbar.

Die Bearbeitung wurde auf einer Portalfräsmaschine von Waldrich Siegen (80 kW) ausgeführt. Dank des weichen Schnittes betrug die Leistungsaufnahme kaum 20 Prozent. Aufgrund der Geometrievorteile konnte der Vorschub bei linearer Bearbeitung gegenüber der bislang eingesetzten Werkzeug-Lösung um 50 Prozent auf 8000mm/min gesteigert und die Verweildauer der Werkstücke auf der teuren Portalfräsmaschine beträchtlich verkürzt werden.

Universelle Sorte spart Zeit
Weitere Zeiteinsparung wurde dank einer universell einsetzbaren Hartmetallsorte erreicht, die sowohl Stahl als auch GGG wirtschaftlich bearbeitet und ein Wechseln des Fräsers bei Hybridwerkstücken erübrigt.
Aufgrund der geringen radialen Zerspanungskräfte konnte das gesamte Werkstück mit der maximal erforderlichen Verlängerung zerspant werden. Ein Werkzeugwechsel für die flachen Passagen und die tieferen Kavitäten war nicht erforderlich. Das Tiefziehwerkzeug für Tür-Innenbleche wurde mit dem High-Feed-Deka-Fräser bis zu einem Aufmass von 1mm geschruppt, dann wurde mit Torusfräsern mit Rundwendeschneidplatten weiterbearbeitet.

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Fertigungsfreundliche Konstruktion
Von Daimler erhielt Christian Pfaumann, Methodenplaner bei Schuler Cartec, die Teiledaten des Längsträgers. Diese Daten übernahm er in die AutoForm-Software. Eine Methodenplanreferenz war bereits aus dem C-Klasse-Projekt vorhanden. Als Folge von Daimlers Erfahrungen aus diesem Projekt zeigte sich der E-Klasse-Träger bereits deutlich fertigungsfreundlicher konstruiert, und Pfaumann konnte umgehend die Gestaltung der Ziehanlage in Angriff nehmen. Mit Hilfe der AutoForm Tooling and Tryout Solution validierte er die Methode und Ziehanlage, führte eine Beschnittanalyse durch und optimierte die Beschnittkonturen.
Hier vertiefte AutoForm Engineering die Analyse weiter. Die Rückfederung wurde berechnet und die Ergebnisse dazu verwendet, die Wirkflächen mit Hilfe von AutoForm-Compensator zu kompensieren. Als Final Validation (Absicherung) untersuchte AutoForm mit Hilfe von AutoForm-Sigma die Stabilität der Umformung und vor allem der Rückfederung unter realen Fertigungsbedingungen.
Dort war unvermeidbar mit streuenden Materialeigenschaften und Prozessparametern zu rechnen. Sie zu berücksichtigen – und das bereits während der Konstruktion – sollte einen robusten Fertigungsprozess gewährleisten. Der ist absolut zwingend, damit die Kompensation der Rückfederung zu fortwährend maßhaltigen Bauteilen führt. Positiv fällt ins Gewicht, dass Lehrgeld bis hierhin gewissermaßen ausschließlich elektronisch zu zahlen ist. Noch rotierte schließlich kein Fräser, und je besser der Tryout gelingt, desto weniger der kostspieligen Korrekturschleifen sind nötig, wenn es tatsächlich an die Hardware geht.
Die kompensierten Wirkflächen und die Erkenntnisse aus der Sigma-Stabilitätsanalyse ermöglichten Schuler Cartec, schon vor der realen Erprobungsphase eine höhere Bauteil- und Werkzeugqualität zu erreichen.
Neben der Sigma-Stabilitätsanalyse hinsichtlich der unausweichlichen Streuungen führte AutoForm Engineering auch eine Sensitivitätsanalyse durch. Diese betrachtete veränderbare Parameter wie die Ausgangsplatine, die Blechhalterkraft, die Reibwerte und die Ziehsicken. Während sich die ersten drei Parameter unauffällig verhielten, zeigten zwei Sicken einen hohen, jedoch lokal begrenzten Einfluss bezüglich Versagen des Materials. Die Wirkung zweier weiterer Sicken präsentierte sich ähnlich stark, dazu allerdings sehr großflächig und in einem nicht erwarteten entfernten Bauteilbereich. Sie beeinflussten das Materialversagen deutlich. Diese Erkenntnis lässt sich nicht in der Praxis gewinnen, und in der Einarbeitungspresse wären unnötige teure Korrekturschleifen die Folge.
Nun galt es, mit dem eigentlichen Fräsen des Werkzeugs zu starten und die Wirkflächen einzuarbeiten. Als das Werkzeug mechanisch fertig gestellt war, kam es in die Einarbeitungspresse für den Tryout. Eine erste Korrekturschleife folgte, ein Messbericht wurde erstellt – mit sehr gutem Ergebnis.
Losgelöst von der umfassenden Kompensation verlangten einzelne Bereiche eine nochmalige Kompensation und damit eine weitere Korrekturschleife. Daraufhin jedoch konnten die Resultate überzeugen: Es gelang somit nach zwei statt der üblichen drei bis vier Korrekturschleifen, maßhaltige Bauteile abzupressen.

Am Anfang die Weichen stellen
Der höhere softwarseitige Aufwand zu Beginn des Projekts mit einer Kompensation der Rückfederung und einer Final Validation (Absicherung) des Werkzeugs erwies sich in der Schlussabrechnung als gewinnbringende Investition. Die Erkenntnisse hinsichtlich Prozessrobustheit aus dem Einsatz von AutoForm-Sigma und die genauen Kompensationsergebnisse aus AutoForm-Compensator ermöglichten dem Team um Peter Grimm, die Hälfte der Korrekturschleifen einzusparen.
Ein bedeutender Teil der sonst üblichen hardwareseitigen Kosten fiel damit erst gar nicht an. Zudem ergab sich ein zeitlicher Gewinn von acht Wochen. Nicht zuletzt zeigte sich das Bauteilergebnis auf Anhieb besser gelungen. Noch vor wenigen Jahren hätten die Verantwortlichen bei Schuler Cartec ein Bauteil mit derartigen Toleranzbändern für nicht machbar gehalten. Heute gelingt das sogar mit den anspruchsvollen, modernen Werkstoffen.

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Nullpunkt automatisch ermitteln
In der laufenden Fertigung nutzen die Maschinenbediener vor allem Mess­tas­ter wie den OMP60 von Renishaw. Diese befinden sich als einwechselbares Werkzeug auf den Bearbeitungszentren. Sie ermitteln zu Fertigungsbeginn in einem automatischen Messzyklus den Nullpunkt an einer aufgespannten Platte. Der Messtaster überträgt seine Schaltsignale optisch an die Empfangseinheit im Arbeitsraum.
Von dort gelangt das Signal über Kabel an die CNC. Dort wird die aktuelle Position der Maschinenachsen mit den Kalibrierwerten des Messtasters verrechnet und zur Nullpunktkorrektur verwendet. „Allein dieses Antasten, um automatisch den Nullpunkt zu korrigieren, erspart umständliche Arbeitsabläufe und verkürzt erheblich die Durchlaufzeiten”, erklärt Lang.

Kalibrierzyklus der Steuerung
Auf den fünfachsigen Bearbeitungszentren wird zudem ein Kalibrierzyklus der Steuerung eingesetzt. Hierbei tastet der OMP60 mehrere Punkte auf einer Kugel im Arbeitsraum an. Mit den ermittelten Daten kalibriert die Maschine selbsttätig ihre Geometriedaten und Nullpunkte im Koordinatensystem.
Die Messtaster werden zunehmend im Fertigungsprozess genutzt. Dazu gehört das Antasten einzelner Geome­trien, um die Nullpunkte für weitere zu bearbeitende Geometrien zu korrigieren. Wenn etwa eine zentrale Nut als Bezugsgeometrie für mehrere Bohrungen dient, tasten die Maschinenbediener einige Punkte der Nut an, um deren Lage exakt zu bestimmen. Mit den Daten korrigieren sie die Nullpunkte für die genaue Lage der Bohrungen. Das betrifft vor allem Form­plat­ten, die nach dem Härten weiter bearbeitet werden. „Per Messen der bereits bearbeiteten Geometrien können wir den Härteverzug erfassen”, erklärt Lang. „So erreichen wir Genauigkeiten in der Position der zusätzlich zu fertigenden Geome­trien innerhalb weniger µm.”
Um den Fertigungsprozess bereits frühzeitig zu überwachen und zu verifizieren, wollen die Techniker bei Strack Norma demnächst die Messsoftware P+ active editor pro von Renishaw installieren. Damit können sie dann auf den Bearbeitungszentren per Messtaster Geometrien erfassen und mit der programmierten CAD-Geometrie abgleichen. „Das kann wesentlich dazu beitragen, unnötigen Ausschuss zu vermeiden”, erklärt Lang. „Wird eine fehlerhaft gefertigte Geometrie rechtzeitig erkannt, spart das erheblich Zeit und Kosten. Besser wieder mit einem Rohteil beginnen, als nach zig Stunden Fertigungszeit erst auf der Koordinatenmessmaschine festzustellen, dass man Ausschuss produziert hat.”

Abschließende Qualitätssicherung
In der Qualitätssicherung arbeitet Strack Norma mit mehreren Koordinatenmessmaschinen, unter anderem von Brown & Sharp. Auch auf diesen Maschinen vertrauen die Normalienhersteller auf die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messtaster von Renishaw. Laut Lang lohnt sich der Aufwand für diese umfassende Messtechnik allemal: „Wer sich in einem umkämpften Markt eine herausragende Position schaffen und erhalten will, muss mit besonderen Leistungen aufwarten. Für uns gehört dazu, die Genauigkeiten von wenigen µm nicht nur zu versprechen, sondern nachprüfbar einzuhalten. Dabei vertrauen wir voll und ganz auf die Messtechnik von Renishaw.”

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Angesichts der Massivität von Schneidbacken für Umformwerkzeuge im Karosseriebereich und der beeindruckenden Abmessungen der Werkzeuge, in denen sie zum Einsatz kommen, erstaunt zunächst, dass es bei ihrer Herstellung auf Genauigkeit im Mikrometerbereich ankommt. Bei diesen Werkzeugen bilden getrennt gefertigte Backen jeweils gegenläufige Schneiden. Optimales Schnittverhalten ist nur zu erreichen, wenn das Spaltmaß zwischen den Schneiden äußerst präzise über die gesamte Kontur eingehalten wird. Schon kleine Geometrieabweichungen können unerwünschte Verformungen der Blechkanten oder drastisch steigende Belastungen des Werkzeugs aufgrund von Klemmkräften verursachen. Die Folge sind Qualitätseinbußen, höhere Instandhaltungsaufwendungen sowie verringerte Lebensdauer der Schneidbacken.

Mikrorisse wirksam verhindern
Werden solche Backen per Funkenerosion hergestellt, muss die „weiße Schicht” manuell abgeschliffen werden, da sie nicht nur schnell verschleißt, sondern aufgrund ihrer Mikrorisse auch die Bildung von Rissen und Brüchen im Bereich der Schneidkanten begünstigt. Manuelles Nachbearbeiten führt indes zu ungleichmäßigen Formen und Geometrieabweichungen. „Vor etwa vier Jahren begannen wir, uns nach einer neuen, flexibleren Produktionstechnologie umzusehen”, erklärt Richard Schad, Produktionsleiter bei Mahr Metering Systems in Göttingen. „Um die Wettbewerbsfähigkeit weiter ausbauen zu können, ist es notwendig, zunehmend komplexere Bauteile unter Einhaltung der sehr hohen eigenen Qualitätsanforderungen kostengünstiger, schneller und flexibler zu produzieren als der Wettbewerb.”

Diese Steigerung der Produktivität setzt die Optimierung der notwendigen Prozessketten hinsichtlich folgender Zielgrössen voraus:

• Automatisierung, um die Nebenzeiten erheblich zu verkürzen,
• Reduzierung der Hauptzeiten durch höhere Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten
• Verringerung der manuellen Nacharbeit durch Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit
• Reduktion der Durchlaufzeit durch Kombination neuer Fertigungstechnologien wie Hartfräsen, Hochgeschwindigkeitsschleifen, Längen- und Formmessung auf einer Bearbeitungsmaschine

Rasche Fortschritte bei Schneidstoffen, Werkzeugkonzepten und der Maschinen- und Steuerungstechnik ermöglichen es heute, hoch vergütete und gehärtete Werkzeug- und Schnellarbeitsstähle wirtschaftlich mittels HSC-Hartfräsen zu bearbeiten und so das Erodieren in den meisten Fällen abzulösen.

Fräsen als schnelle Alternative
Alternativ zur Funkenerosion wurde daher der Einsatz eines HSC-Fräsbearbeitungszentrums höchster Genauigkeit geprüft. In einem umfassenden Qualifizierungsverfahren wurde die Eignung der Modelle der am Markt führenden Hersteller beurteilt. „Ausschlaggebend für die Entscheidung zugunsten der Röders-Technologie war, dass sie die beste Kombination der für uns wesentlichen Kriterien bietet und uns die Maschine beim Koordinatenschleifen mit ihrer Genauigkeit überzeugt hat”, erläutert Schad. Neben der erforderlichen Genauigkeit weist die Maschine auch die Steifigkeit auf, um alle Materialen von Alu bis zu gehärteten Werkzeugstählen mit hoher Leistung zu bearbeiten.

Ebenso entscheidend war jedoch auch, dass die Anlage es gestattet, alle wichtigen Prozessschritte – Fräsen, Koordinatenschleifen sowie 3D-Vermessung – in der Maschine auszuführen. Die ständige Kontrolle der Bearbeitungsergebnisse bei Mahr zeigt, dass die RHP 800 die geforderte Genauigkeit bei der Bearbeitung ebenso wie bei der Vermessung auch nach inzwischen mehr als 2,5 Betriebsjahren prozesssicher einhält. Die Umstellung der Fertigung der Schneidbacken auf eine abschließende Hartfräs- und Schleifbearbeitung im auf 65 HRC gehärteten Zustand mit der Röders RHP 800 brachte erhebliche Vorteile. Dabei wird die Geometrie der zur Begrenzung der Schnittkräfte dreidimensional geschwungenen Spanfläche durch Hartfräsen, die Geometrie der Freifläche dagegen durch HSC-Fräsen und abschliessendes Koordinatenschleifen erzeugt.

Wesentlich höhere Standzeiten
Die dabei erzielte Genauigkeit ist so gut, dass die Schneidbacken im Einsatz wesentlich höhere Standzeiten erreichen. Besonders interessant ist für die Anwender zudem, dass mit der RHP erzeugte Ersatzteile für verschlissene Backen so gut passen, dass nach einem Austausch sofort weiter produziert werden kann. „So können wir als Lohnfertiger die Vorteile unserer Technologie voll ausspielen”, erklärt Schad. „Neben kurzen Durchlaufzeiten können wir dank der mannarmen Fertigung diese Aufträge sehr wirtschaftlich bearbeiten. Unser Auftraggeber schätzt neben der gesteigerten Lebensdauer und Genauigkeit der Backen vor allem auch die kurzen Lieferzeiten, die uns mit der neuen Technologie jetzt möglich sind.”

Profil Mahr GmbH
Mahr ist eine weltweit operierende, mittelständische Unternehmensgruppe der Investitionsgüterbranche, deren Name traditionell mit den Begriffen Fertigungsmesstechnik, Qualität und Innovation verbunden ist. Neben hochwertigen Messgeräten zum Prüfen der Werkstückgeometrie sind auch hochpräzise Zahnradpumpen (Spinnpumpen) und hochgenaue Kugelführungen als universelles Bauelement für mechanische Konstruktionen wesentliche Bestandteile des Produktprogramms. Ein weiteres Feld ist die Lohnfertigung im Werkzeugbau. Hauptkunden sind die Automobilindustrie, der Maschinenbau, feinwerktechnische Betriebe (auch aus den Bereichen Optik und Elektronik) und für Zahnradpumpen die Hersteller von Synthesefasern, Elastomeren, deren Zulieferer und allgemein die kunststoffverarbeitende Industrie. Der konsolidierte Umsatz in der Gruppe lag 2007 bei 180 Mio. Euro, insgesamt beschäftigt Mahr weltweit rund 1800 Mitarbeiter.

Trends µ-genau
Röders TEC RHP 800
Das speziell mit Blick auf den Formen- und Werkzeugbau konzipierte Bearbeitungszentrum RHP 800 ermöglicht die Kombination der Arbeitsgänge HSC-Fräsen, Koordinatenschleifen und Messen in einer Aufspannung. Die Verfahrwege der Achsen liegen bei 800 x 750 x 500 mm, der Tisch mit den Abmessungen 900 x 838 mm kann mit Werkstückgewichten bis 800 kg belegt werden. Statt des 30-fach-Werkzeugwechslers steht optional ein Kettenwechsler mit 54 Positionen zur Verfügung. Besonderer Wert wurde auf höchste Genauigkeit gelegt: Hydrostatische Führungen, direkte Linearantriebe, ein ausgefeiltes Temperaturmanagement, eine hochgenaue Spindellängungskompensation sowie eine integrierte Werkzeugreinigung und -vermessung sind Garanten für hohe Genauigkeit. Standardausstattung ist eine Spindel mit 17 kW und 36.000 min-1 mit einer HSK50-Werkzeugschnittstelle, alternativ sind Spindeln mit Drehzahlen bis 70.000 min-1 verfügbar. Spezielle Befehle der Röders-Steuerung ermöglichen die parametrisierte, automatisierte Abwicklung von Schleifaufgaben.

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