Die Werkzeugkosten bei der GSA sind seit Jahren stabil geblieben – ein wichtiger Wettbewerbsvorteil im Hochlohnland Deutschland.

Aus rot glühenden Stahlblöcken werden in Massivumformung bei der GSA mit gigantischen Kräften Schmiedeteile geformt. Die Werkzeuge sind dabei stärksten Beanspruchungen mit extremer Druck- und Wärmebelastung ausgesetzt. Das Gesenkschmieden hat sich in den vergangenen Jahren mehr und mehr zum Hightech-Prozess entwickelt. Das stellt auch immer höhere Anforderungen an die Werkzeuge.

Was die Gesenkschmiede Schneider GmbH (GSA) in Aalen besonders auszeichnet, ist die Kompetenz in vier Bereichen: Schmiede-Know-how, hohe Qualitätsstandards, gut qualifizierte Mitarbeiter sowie Spitzentechnologie. Auch dank der im Mahindra-Forgings-Verbund erzielten Synergieeffekte sieht sich die GSA in der Gesenkschmiedetechnologie technisch führend. Ein strenges Qualitätssystem sorgt dafür, dass die anspruchsvollen Anforderungen der Kunden erfüllt werden.

Dank stetiger Investitionen in Forschung und Entwicklung kann die GSA besonders leichte, filigrane und preiswerte Schmiedeteile liefern. „Für das Hightech-Schmieden benötigen wir den besten Partner für maschinelle Bearbeitung, den wir finden konnten“, betont Gerhard Bayer, Leiter des Werkzeugbaus und Freiformschmiedens bei GSA. „Und das ist für uns Makino!“

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Erfolgsfaktor Mitarbeiter
Bei der GSA ist die Belegschaft nicht nur loyal und hochmotiviert, sondern auch sehr gut qualifiziert. Nicht nur Weiterbildungsmaßnahmen spielen eine Schlüsselrolle, sondern auch eine Ausbildungsquote von mehr als 5 Prozent – so will man auch in Zukunft für gut ausgebildete Mitarbeiter sorgen. Da alle Auszubildenden nach der Lehre übernommen werden, bleibt das Know-how im Haus. Mahindra & Mahindra weiß die technische Führerschaft der GSA zu schätzen und sorgte für finanzielle Unterstützung während der Wirtschaftskrise. Das Aalener Unternehmen musste in dieser Zeit Auftragsrückgänge von 65 bis 70 Prozent hinnehmen, doch mit Hilfe des Mutterkonzerns konnte die gesamte Kernmannschaft gehalten werden.

Vollverschweißtes Gesenk vor und nach der Bearbeitung

Leichte und filigrane Werkstücke
Unter den Schlägen eines 20 000-mt-Hammers werden Schmiedegesenke enorm beansprucht. Dennoch müssen die in Serie produzierten Schmiedeteile millimetergenaue Qualitätsanforderungen erfüllen. Trotzdem sind die Werkzeugkosten bei der GSA seit Jahren stabil geblieben – ein wichtiger Wettbewerbsvorteil im Hochlohnland Deutschland.

Aufgrund der immer weiter steigenden Kosten für Gesenke und Gesenkwerkstoffe wurde vor 12 Jahren das Gesenkfüllschweißen im Werkzeugbau eingeführt. Wegen der Verwendung unterschiedlicher und über die Jahre immer verschleißfesterer Schweißzusatzwerkstoffe mit Festigkeiten von 36 bis 58 HRC wurden auch die Ansprüche an die Zerspanung immer höher.

Vor inzwischen mehr als zehn Jahren kaufte die GSA zwei horizontale Bearbeitungszentren (BAZ) von Makino – eine A77 und eine A99e, jeweils mit einer 18 000-min-1-Spindel mit HSK-100-Schnittstelle. Obwohl seitdem die beiden Maschinen ununterbrochen im 3-Schicht- und Vollkonti-Betrieb arbeiten, musste bislang keine Spindel erneuert werden: Auch nach einem Jahrzehnt ist die A99e noch mit der originalen Spindel in Betrieb – genauso wie die A77. Mit den zuverlässigen Spindeln sowie der hohen Steifigkeit der Maschinen wurde in den vergangenen 10 Jahren nahezu 100 Prozent technische Verfügbarkeit erzielt.

2011 wollte die GSA seine Kapazität im normalen Maschinenbereich bei Werkzeugen bis Durchmesser 500 mm erweitern. Aufgrund der langjährigen Erfahrung mit der A77 und der A99e entschied sich das Unternehmen für eine weitere Maschine von Makino.

Eingehende Tests beim Hersteller
Jedoch sollte das ver

tikale Bearbeitungszentrum F5 vorher eingehend bei Makino getestet werden, um seine Genauigkeit und Oberflächenqualität bei der Bearbeitung von einem Werkstück aus 1.2344-Stahl zu prüfen. Mit seiner Spindel (12 000 min-1, 117 Nm, SK-40) bewies das F5 nicht nur die gewünschte Leistung, sondern war auch noch 22,7 Prozent schneller als die Maschinen anderer Anbieter.

GSA überzeugte mit der Performance der Makino-Maschinen im Konzern: Die Verantwortlichen kauften zwei vertikale Bearbeitungszentren Makino V77 für ein Schmiedewerk in Indien. Obwohl zuerst skeptisch, sind die Inder inzwischen von der Hightech-Empfehlung begeistert. Auch in anderen Werken der Schmiedegruppe sind nun zahlreiche Makino-Maschinen im Werkzeugbau und in der mechanischen Bearbeitung im Einsatz. Bei Schöneweiss in Hagen wird derzeit eine neue Fertigung aufgebaut. Auch hier basiert die Bearbeitungslinie auf Makino-Maschinen.

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Die neue Software soll es Anwendern ermöglichen, Hotforming- und Abschreckprozesse realistisch zu simulieren.

Der neue AutoForm-ThermoSolver verspricht eine effiziente Simulation von Hotforming und Abschreckprozessen: Komponenten mit hoher Festigkeit, anspruchsvoller Geometrie und minimierten Rückfederungseffekten sollen sich mit AutoForm-ThermoSolver in kürzerer Zeit und zu niedrigeren Kosten entwickeln lassen. Hotforming und Abschreckprozesse haben in der Automobilindustrie mehr und mehr an Bedeutung gewonnen. Es gilt, spezielle Anforderungen bezüglich höherer Crash-Sicherheit und geringerem Gesamtgewicht zu erfüllen. Die mittels Hotforming und Abschrecken produzierten Komponenten zeichnen sich in der Regel mit hoher Festigkeit, und reduzierten Rückfederungseffekten aus – dabei sind auch komplexe Formen kein Problem.

Bessere Einblicke
Der AutoForm-ThermoSolver umfasst mehrere Innovationen: Die Software unterstützt laut Hersteller das direkte und indirekte Hotforming und berücksichtigt zudem den Wärmefluss und die Phasentransformation während des Abschreckens. Sie soll Ingenieuren einen besseren Einblick in die strukturelle Transformation des Materials bieten und damit eine zweckmäßige Kontrolle darüber ermöglichen.

Die Unterstützung des gezielten Tailored-Tempering-Verfahrens ermöglicht die Entwicklung von Pressteilen mit lokal vorgegebenen Festigkeitseigenschaften. Auf der Grundlage der Resultate aus AutoForm-ThermoSolver kann die Genauigkeit der Crash-Simulation verbessert werden, indem die reale Festigkeitsverteilung der warmumgeformten Komponente Berücksichtigung findet.

Trends µ-genau

Direkt oder indirekt?
Beim direkten Hotforming wird das Bauteil bei einer höheren Temperatur austenitisiert, zur gekühlten Matrize transferiert und dann tiefgezogen. Auf diese Weise sind komplexe Geometrien formbar, weil das Material bei hohen Temperaturen über eine exzellente Formbarkeit verfügt. Beim indirekten Hotforming wird das Bauteil zuerst ungeheizt tiefgezogen. Vor Erreichen der endgültigen Form wird das Bauteil auf die Austenitisierungstemperatur geheizt und anschließend tiefgezogen. Dieser zusätzliche Schritt erweitert die Umformgrenzen für sehr komplexe Geometrien.

Realistische Simulation
Mit AutoForm-ThermoSolver sollen Automobilhersteller sowie Zulieferer zuverlässig die Prozesse von warm­umgeformten Bauteilen für deren neue Fahrzeuge entwickeln und definieren können. Beispiele solcher Bauteile sind A- und B-Säulen, Getriebetunnels, Träger von Front- und Heckstoßstangen, Seitenverstärkungen, Türträger oder Dachrelings.

Die neue Software soll es den Anwendern ermöglichen, Hotforming- und Abschreckprozesse realistisch zu simulieren. Dank dieser innovativen Prozesse profitieren Ingenieure von den Vorteilen lokal bestimmbarer Festigkeitseigenschaften in innovativen Komponenten.

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Die Z-Achse der RXU 1200 erreicht mit vier Führungen in den Ecken eine sehr hohe Steifigkeit bei hoher Dynamik.

Das Herzstück einer Branscheid-Kette sind die Kettenglieder, die in der eigenen Gesenkschmiede der Branscheid Umformtechnik GmbH & Co. KG in Gevelsberg hergestellt werden. Die Herstellung der Kettenglieder muss absolut fehlerfrei sein, damit die Förderkette später Ihren hohen Ansprüchen gerecht werden kann.

Einer der Schlüssel zur Qualität ist das Gesenk, in dem die Kettenglieder geschmiedet werden: Es erfordert höchste Präzision und sehr gute Oberflächengüten. Diese Anforderungen sind bei der Herstellung von Gesenken ein erheblicher Kostenfaktor. Deshalb ist die Verlängerung der Standzeit ein wichtiges Ziel – erreicht wird es mit besonders hartem Material. Doch die Härte des Gesenkstahls fordert Höchstleistungen von Fräsmaschine und Zerspanwerkzeug.

Schnell und gründlich
„Wir sind mit unseren Qualitätsstandards sehr weit vorn“, erläutert Heike Branscheid, Geschäftsführerin und Mitgesellschafterin bei Branscheid. „Trotzdem wollen wir die Qualitätssicherung noch schneller und intensiver gestalten.“ Genau dafür und um den Prozess zu optimieren hat Röders die HSC-Fräsmaschine RXU 1200 entwickelt. In einem aufwändigen Praxistest haben Röders und Branscheid zusammen die Maschine auf Herz und Nieren getestet. Der Fräsmaschinenhersteller holte dafür zwei Rohblöcke – zusammen 3 t Stahl – von Ennepetal zu sich nach Soltau.

Trends µ-genau

Alles in einer Aufspannung
Auch wenn die Bearbeitungszeiten als Kernvorgang wichtig sind – Schlichten und Schruppen sind nicht die einzigen Prozesse, in denen Zeit gespart werden kann: Ein erhebliches Potenzial bietet die integrierte Messfunktion der RXU 1200. Im bisherigen Arbeitsprozess bei Branscheid wurden die Gesenke aufwändig vermessen, mit den CAD-Daten abgeglichen und gegebenenfalls in einer neuen Aufspannung korrigiert. Anders löst das die RXU 1200: Noch in der Aufspannung misst die Maschine mit einem hochpräzisen Mess­taster das Gesenk und gleicht die Werte mit den 3D-Daten ab. Die Prüfung geht schnell, und Korrekturen werden ohne zusätzliche Aufspannung oder Prozessunterbrechung ausführt.

Der Kettenhersteller forderte eine deutlich verringerte Bearbeitungszeit, eine optimierte Frässtrategie und ein Nachfräsen der füllgeschweißten Konturbereiche. Mit ihrer Masse von 27 t und der hohen Dynamik und Steifigkeit verspricht die Maschine ideale Voraussetzung. Röders hat die Y-Achse mit acht Führungswagen ausgestattet, die mit Rollen auf zwei Schienen laufen. Ein besonders großer Abstand in Führungsrichtung soll für optimale Kraftübertragung sorgen. Zusätzlich wird die Dämpfung mit vielen Kontaktpunkten verbessert – die Standzeiten der Fräswerkzeuge verlängern sich bei der RXU 1200 bis zum Dreifachen.

Gleichmäßige Kraftübertragung
Die ebenfalls hochsteife Z-Achse verfügt über vier Führungsschienen mit acht Führungs

Das Schmiedegesenk-Oberteil nach dem dynamischen Schlichten – die Gesamtbearbeitungszeit liegt bei 4 h 3 min.

wagen: So wird die Kraft an allen vier Ecken gleichmäßig übertragen. Diese Grundstabilität sorgt dafür, dass die Z-Achse selbst bei kräftiger Schruppbearbeitung nur noch sehr geringe Verlagerungen aufweist.

Wesentlich zu den präzisen Ergebnissen tragen hochdynamische verstärkte Linearmotoren in

allen Achsen bei. Die Spindel leistet maximal 30 000 min-1. Gegenüber dem Vorgängermodell, der RXP 1200, wirkt bei der RXU 1200 ein um das 2,5-fache höheres Drehmoment von 55 Nm, das bereits ab Drehzahl 0 komplett verfügbar ist. Als Schnittstelle wurde HSK 63F gewählt, der Konus jedoch mit HSK 50: Diese Kombination hat Röders zusammen mit Werkzeughersteller Aura entwickelt. Sie hat sich in allen Tests optimal bewährt.

Damit die intelligente Strategie am Ende aufgeht, ist neben guten Werkzeugen ein NC-Programm notwendig, das auf eine vernünftige Datenstruktur aus dem CAD/CAM zugreift. Hier wirkt sich eine langjährige Partnerschaft zwischen Aura und Delcam aus: Gemeinsam wurden Werkzeuge, Daten und Fräsprogramme so aufeinander abgestimmt, dass eine starke Reduzierung der Leerwege bei gleichzeitiger Aufwandsreduzierung von Werkzeugen erreicht wurde. Die Werkzeuge werden auf der RXU 1200 automatisch vermessen und gereinigt, wenn sie eingewechselt werden.

Beim automatischen Wechseln der Werkzeuge werden diese auch automatisch per Laser vermessen. So lassen sich Länge und Durchmesser bestimmen.

Ein Drittel Zeit gespart
Zur Bearbeitung der Gesenke wurden mit Aura entwickelte Fräser eingesetzt: Das gröbere Werkzeug mit D=35,0/R=5,0 wird in einem zweiten Schruppgang von einem Fräser in einer feineren Kontur D=16,0/R=4,0 abgelöst. Beim Vorschlichten kamen insgesamt drei Werkzeuge mit Durchmessern zwischen D=35,0/R=5,0 bis D=6,0/R=3,0 zum Einsatz. Für das anschließende Feinschlichten werden Werkzeuge mit Durchmessern zwischen D=16,0/6,0 sowie R=4,0/3,0 verwendet. Die Gesamtbearbeitungszeit von 4 h 32 min kann sich sehen lassen – sie liegt gut ein Drittel unter der bisherigen Bearbeitungszeit.

In einen Folgeversuch wurde das Gesenk mit besonderem Augenmerk auf feinsten Oberflächen und Ecken im Feinschlichten bearbeitet. Die Gesamtzeit inklusive Ausräumen und Vorschlichten lag hier mit 6 h 13 min ebenfalls weit unter der bisherigen Bearbeitungszeit. „Das ist ein wirklich attraktiver Gewinn an wertvoller Prozesszeit“, erklärt Heike Branscheid.

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Gut ausgelastet: Auch bei der Biege- und Stanzmaschine in der Blech­fertigung setzen die Verantwortlichen bei Meindl-Köhle auf hohe Qualität.

Das Unternehmen bietet vom Prototypen bis zur Serienfertigung alles aus einer Hand. Die Werkzeugbauer versuchen, möglichst früh in ein Projekt eingebunden zu werden. „So können wir bei der Auslegung des Teils oder der Baugruppe unser Fertigungs-Know-how mit einbringen. Das wird mittlerweile von den meisten unserer Kunden auch erwartet“, betont Heinz Kleber, Geschäftsführer der Meindl-Köhle Umform- und Systemtechnik. „Eine Stärke von uns ist die konsequente Ausrichtung auf Qualität. Das dokumentieren unsere Kennzahlen: Bei zwei unserer wichtigsten Kunden aus dem Automotive-Bereich liegt die Fehlerquote in der letzten Jahresbewertung bei null ppm.“

Hinzu kommt die Flexibilität der Landsberger. Je nach Terminsituation wird bei Meindl-Köhle im 2- bis 3-Schichtbetrieb gearbeitet, in der Fertigung und im Werkzeugbau bei Engpässen in Ausnahmefällen auch Samstags. Mit dieser Philosophie ist das Unternehmen gefragter Partner für viele Branchen.

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Für individuelle Konstruktionen
Bei Meindl-Köhle hat Visi vor allem mit exakt auf den Werkzeugbau abgestimmten Modulen überzeugt, die alle Funktionen bieten, die man im Kunststoff- und Blechbereich benötigt. Und obwohl sich die Software als kombinierter Flächen- und Volumenmodellierer im Gegensatz zu universell auftretenden CAD-Produkten wie NX mit ihren Funktionen stark auf den Werkzeugbau fokussiert, ist Visi nach den Erfahrungen der Landsberger Spezialisten auch dann eine Empfehlung, wenn sehr individuell konstruiert wird. Hinzu kommt die sehr enge Verzahnung mit dem CAM-Bereich, mit der direkt vom Solid eine sehr schnelle und problemlose Ableitung der NC-Programme für den Fräsbereich möglich ist.

Zu den Kernkompetenzen von Meindl-Köhle gehören Fräsen und Schleifen sowie speziell im Werkzeugbau das Erodieren. Drehteile werden außer Haus gegeben. Zwischen 12 und 15 Werkzeuge, hauptsächlich in Folgeverbundbauweise sowie einige für den Transferbetrieb werden pro Jahr konstruiert, gefertigt und montiert.

Karl Sichinger, Leiter Werkzeugkonstruktion: „Mit Visi Advanced Modelling können wir die Rückfederung von Blechteilen bereits im Vorfeld kompensieren.“

Für die Durchgängigkeit der Daten vom CAD über CAM bis zu den CNCs der Fräsmaschinen sorgt bei Meindl-Köhle seit drei Jahren die Software Visi Werkzeugbau des britischen Herstellers Vero Software. Visi Werkzeugbau ist speziell für die Anforderungen im Werkzeugbau ausgelegt. Zusammen mit der leichten Bedienbarkeit und dem überzeugenden Service vom deutschen Visi-Anbieter Mecadat gab dies den Ausschlag, bei der Konstruktion auf Visi umzusteigen. Visi basiert auf dem Parasolid-Kern. Damit kann Meindl-Köhle parametrisch konstruieren, etwa bei Wiederholteilen wie Anschlägen oder hausinternen Normteilen. Im Konstruktionsalltag kommen die vier Lizenzen von Visi mit allen für den Blechbereich relevanten Modulen zum Einsatz: Visi Modelling, Progress, Blank, Machining 5-Achsen für den NC-Bereich sowie das seit Version 18 verfügbare Modul Advanced Modelling. Hinzugekauft wurden zudem die Schnittstellen zu Catia V4/V5 und zu NX, mit denen Meindl-Köhle die bei Visi Modelling serienmäßig enthaltenen Schnittstellen Iges, VDA-FS, Parasolid, DWG, DXF sowie STL ergänzt.

Rückfederung kompensieren
Das neue Modul Advanced Modelling enthält Funktionen wie die Möglichkeit, die Rückfederung von Blechteilen im Vorfeld zu kompensieren. „Unsere Kunden verlassen sich auf unsere Erfahrungen. Bereits in den Vorgesprächen muss deshalb geklärt sein, ob bei dem zu fertigenden Bauteil die Toleranz über die gesamte Produktionscharge hinweg exakt eingehalten werden kann – dazu erwartet der Kunde eine glasklare Aussage“, erläutert Kleber. „Da wir Teile im Vorfeld mit Visi simulieren, können wir mit immerhin fast neunzigprozentiger Sicherheit sagen, ob es funktioniert oder nicht.“

Zum Teil fertig montierte Werkzeuge am Zwischenlager der Werkzeugvoreinstellung.

Bereits in der Angebotsphase kommt das Modul Visi Blank, dessen Hauptaufgabe die Zuschnittsberechnung beim Stanzformen und bei Folgeverbundoperationen ist, zum Einsatz. Das 3D-CAD-Modell vom Kunden – meistens im Catia V5-Format oder als Step-Datei – wird in Visi eingelesen und mit Visi Blank per FEM abgewickelt.

Streifenlayout erzeugen
Kommt es zum Auftrag, wird das Modell mit Visi Modelling aufgearbeitet und mit der Blechapplikation Visi Progress das Streifenlayout erzeugt, die Biegestationen abgeleitet und auf Grundlage des Streifenbildes das Werkzeug aufgebaut. Bei der aktuellen Version 18 von Progress lässt sich der Umformprozess graphisch darstellen. So kann man Verformung oder Ausdünnung besser beurteilen und eine eventuelle Rissgefahr schon im Vorfeld erkennen.

Bei Meindl-Köhle wird ein breites Spektrum an Stanz-Biegeteilen gefertigt.

„Beim Arbeiten mit Modellen aus anderen Systemen lassen sich alle biegetechnisch relevanten Bereiche, bei denen kein Radius angebracht wurde, automatisch mit entsprechenden Biegeradien versehen“, ergänzt Kleber. „Andere Erleichterungen von Visi wie das Erzeugen der Matrize anhand vorgegebener Platten nutzen wir indes seltener, da wir sehr individuell arbeiten. Uns ist es lieber, wir konstruieren hier selbst.“

„Dank der exakt auf den Blechbereich abgestimmten Funktionen, die Visi mit den Modulen Progress und Advanced Modelling bietet, können wir flexibler und schneller auf Kundenforderungen reagieren“, erklärt Kleber. „Mit ihren vielen Simulationsmöglichkeiten bietet uns die CAD/CAM-Lösung einen klaren Wettbewerbsvorteil, der bereits in der Angebotsphase zum Tragen kommt. So können wir ganz anders in Kundengespräche hineingehen und auf der Basis gesicherter Erkenntnisse auch bei schwierigen Teilen oder Baugruppen sofort fachlich fundierte Aussagen treffen – das wäre früher kaum möglich gewesen.“

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Gefräst wird bei Bronner + Martin fast ausschließlich nachts und am Wochenende.

Speziell in den mannlosen Schichten sind Standzeit und Zuverlässigkeit bei Fräswerkzeugen ein elementares Thema. Das ist bei Bronner + Martin in Liptingen nahe Tuttlingen nicht anders. Im Werkzeugbau der Gesenkschmiede ist man indes gezwungen, Fräsoperationen in der Zeit durchzuführen, in der keine Pressen zum Schmieden laufen. Denn, so die Erfahrung von Klaus Ackermann, Betriebsleiter Technik bei Bronner + Martin, der Betrieb der Pressen gleicht einem kleinen Erdbeben, das so an der Fräsmaschine nicht mehr zu kompensieren ist.

Schruppen und Schlichten wurde daher in die Nacht und aufs Wochenende verlegt. Deshalb war den Verantwortlichen, als man vor fünf Jahren vom Erodieren zum Hartfräsen umgestiegen ist, wichtig, dass die Fräswerkzeuge einerseits entsprechende Standzeiten haben und andererseits sehr zuverlässig sind.

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Fräsergeneration WXS-CRE
Der Torusfräser WXS-CRE steht für fünf Schneiden und eine Wärmebeständigkeit bis 1300 °C. Während herkömmliche Fräser bis 850 °C, vereinzelt auch bis 950 °C wärmebeständig sind, lässt sich in der Praxis mit einer Wärmebeständigkeit von 1300 °C auch die Standzeit messbar erhöhen. Schließlich ist die Wärmeentwicklung am Werkzeug ein entscheidendes Verschleißkriterium. Nach Aussage von OSG wurden mit der Fräsergeneration WXS-CRE Belastungstests bei einem Anwender mit sehr harten Werkstoffen ausgeführt: Demnach war der WXS-CRE das einzige getestete Fräswerkzeug, mit dem eine Bearbeitung bis HRC 70 möglich war.

Um ein Polieren zu vermeiden, muss die Oberflächengüte bereits im Fräsprozess ausgezeichnet sein.

Im Bereich des Hartfräsens setzt man mittlerweile auf die neuen Hochvorschubfräser WXS-CRE von OSG. Neu deshalb, weil der TorusfräserWXS-CRE für fünf Schneiden und eine Wärmebeständigkeit bis 1300 °C steht. Während herkömmliche Fräser bis 850 °C, vereinzelt auch bis 950 °C wärmebeständig sind, lässt sich mit einer Wärmebeständigkeit von 1300 °C auch die Standzeit messbar erhöhen, denn die Wärmeentwicklung am Werkzeug ist ein entscheidendes Verschleißkriterium.

Berechenbare Lebensdauer
Bei Bronner + Martin sind derzeit ausschließlich Kugel- und Torusfräser der neuen Generation im Einsatz. Die Standzeiterhöhung kann man zwar bestätigen, aber leider nicht konkret mit Zahlen definieren – sie liegt irgendwo zwischen 20 und 30 Prozent. OSG gibt die Standzeiterhöhung je nach Einsatzfall mit 25 Prozent bis 60 Prozent an. Nun ist aber die Standzeit nicht unbedingt das Maß aller Dinge. Wichtiger für Bronner + Martin ist die konstante und berechenbare Lebensdauer der Fräser. Deshalb haben die Verantwortlichen ausführliche Versuche gefahren, um valide Richtwerte zu erhalten. Daran hält man sich noch heute, und die Erfahrung hat gezeigt, dass die Standzeiten so gleichmäßig konstant sind, dass keine Abweichungen zu befürchten sind.

Mehr Produktivität
Aufgrund der hohen Wärmebeständigkeit sowie wegen der fünften Schneide sollten mit den neuen Fräsern allerdings auch höhere Schnittwerte und so mehr Produktivität möglich sein. Für Klaus Ackermann ist das allerdings kaum ein Argument: „Wir fahren die gleichen Schnittwerte wie bisher, denn einerseits sind wir bei den Drehzahlen der Maschine mit 18 000 min-1 gebunden. Anderseits ist für uns die Standzeit und Zuverlässigkeit von enormer Bedeutung. Wir nutzen aber die Genauigkeit der Werkzeuge und die zusätzliche Schneide, um noch bessere Oberflächengüten zu erreichen.“

Mit 18 000 min-1 ist man zwar bei Drehzahl und Vorschub begrenzt. Bei Bronner + Martin legt man aber ohnehin mehr Wert auf Standzeit und Zuverlässigkeit.

Eine Schneide mehr würde bei entsprechenden Drehzahlen theoretisch 25 Prozent mehr Vorschub ermöglichen. Trotzdem kann man verstehen, dass man bei Bronner + Martin lieber auf der sicheren Seite bleibt, denn es wird ausschließlich gehärteter Werkzeugstahl mit 55 bis 56 HRC bearbeitet. Die Oberflächen müssen von höchster Güte sein, um ein Polieren zu vermeiden.

Beim Schruppen dagegen geht es in Liptingen auch um Zerspanvolumen. Deshalb hält man sich hier nicht an die Werte, die OSG vorgibt, sondern fährt deutlich höhere. Und es funktioniert ohne Probleme. Wie sehr es bei den Werkzeugbauern auch um Produktivität geht, macht Erwin Breinlinger, Meister Werkzeugbau deutlich: „Natürlich wollen auch wir schneller werden und haben deshalb erst vor vier Wochen Tests mit einem anderen Hersteller ausgeführt. Allerdings sind wir da bei den Standzeiten gnadenlos gescheitert.“

Gefüge ist entscheidend
Dass die Fräser von OSG hier so gut abschneiden, führen die Verantwortlichen auf die fünfte Schneide und die Wärmebeständigkeit zurück. Nun ist es allein mit der Beschichtung aber nicht getan, denn die wird nicht von jedem Hartmetall getragen. Für gewöhnlich variieren die Korngrößen bei Hartmetall zwischen ein bis zwei µm. Im Gegensatz dazu hält OSG die Korngrößen konstant bei einem µm. So entstehen laut Hersteller ein wesentlich homogeneres Gefüge und somit auch deutlich weniger Angriffspunkte für Mikroausbrüche.

Dieser Herstellungsprozess dürfte aber für die Liptinger eher sekundär sein. Wichtiger ist, dass die Fräser von Durchmesser 0,5 mm für Gravuren bis hin zum Durchmesser 10,0 mm zuverlässig sind. Dass man sich mit diesen Fräsern aber auch preislich in der Champions League bewegt, scheint Klaus Ackermann nur sehr wenig zu berühren: „Wir haben natürlich auch Preise der unterschiedlichen Werkzeuge verglichen. Glauben Sie mir, in diesem Segment sind die Unterschiede gar nicht mehr so gravierend. Man muss nur sehr genau darauf achten, dass man nicht Äpfel mit Birnen vergleicht.“
Manfred Lerch

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Von der optimalen Platinenverschachtelung bis hin zur Machbarkeitsanalyse will EasyBlank Inventor bei der Konstruktion von Tiefziehteilen unterstützen.

Das neueste Softwareprodukt von AutoForm, EasyBlank Inventor, ist in die Softwareumgebung des Mechanical Design & Engineerings von Autodesk Inventor eingebettet. Autodesk Inventor soll Ingenieure über die 3D-Konstruktion hinaus zur digitalen Produktentwicklung bringen, indem sie Produkte entwickeln, visualisieren und simulieren können, bevor diese überhaupt gebaut sind.

Unter Verwendung der bekannten AutoForm-Simulationstechnologie berechnet EasyBlank Inventor schnell den abgewickelten Platinenzuschnitt aus der CAD-Teilegeometrie. Außerdem ist

EasyBlank Inventor darauf spezialisiert, die optimale Verschachtelung zu bestimmen. Das passiert unter Berücksichtigung mehrerer wichtiger Parameter wie Coil-Breite, Vorschub oder nötiger Stegbreite. Dabei sind verschiedene Verschachtelungstypen verfügbar. Die Materialdatenbank, die zusätzlich wichtige Parameter für die am meisten verbreiteten Materialien umfasst, ist in EasyBlank Inventor eingebettet. EasyBlank Inventor will den Benutzern zum ersten Mal ermöglichen, die Teilemachbarkeit zu beurteilen: Weil Kostenreduktionen letztendlich in jeder Phase der Produktentwicklung gefragt sind, eliminieren frühzeitige Machbarkeitsanalysen späte und damit teure Modifikationen am Bauteil und erlauben damit eine frühe Optimierung der Materialkosten.

Trends µ-genau

Machbar oder nicht?
Die neue Software EasyBlank Inventor verspricht, es dem Benutzern zu ermöglichen, die Teilemachbarkeit zu beurteilen: Weil Kosten-reduktionen letztendlich in jeder Phase der Produktentwicklung gefragt sind, eliminieren frühzeitige Machbarkeitsanalysen späte und damit teure Modifikationen am Bauteil und erlauben damit eine frühe Optimierung der Materialkosten.

Detaillierte Informationen
Die Analyseresultate werden in einem HTML-basierten Bericht zusammengefasst, er enthält detaillierte Informationen zu Platinenzuschnitt, optimaler Verschachtelung, Materialverbrauch, Materialkosten, Ausdünnung sowie Machbarkeit mit zugehörigem FLD-Diagramm. EasyBlank Inventor erlaubt die einfache und rasche Erstellung solcher Berichte, was die interne Kommunikation erleichtern und auch in der Angebotserstellung helfen kann. Die Vorteile sind frühzeitige Kosten- und Machbarkeitsanalysen, optimierter Materialverbrauch sowie Minimierung von Kosten und Ausschuss.

Die Vorteile der AutoForm-Simulationstechnologie sollen sowohl dem Werkzeugbau als auch den Presswerken zugute kommen. Dank seiner Bedienerfreundlichkeit soll sich EasyBlank Inventor sehr gut ins Autodesk-Portfolio einfügen. Die Analyse von Tiefziehteilen ist nun in die Umgebung von Autodesk Inventor integriert und damit für einen breiteren Anwenderkreis einfach verfügbar.

AutoForm Engineering entwickelt und vertreibt Lösungen für Werkzeugbau und Blechbearbeitungsindustrie und will die gesamte Prozesskette abdecken.

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Genauigkeit, Schnelligkeit und Flexibilität: Darauf kommt es beim Einzelteilefertiger Mittermaier GmbH an; der Maschinenpark besteht hauptsächlich aus Hurco-Maschinen.

Erich Mittermaier ist das, was man landläufig einen Tüftler nennt. Seine Kunden kommen dann, wenn sie anderswo nicht mehr weiterkommen und ausgefallene sowie schnelle Lösungen brauchen. Mit einem Konstruktionsbüro hat er sich 1991 selbständig gemacht; unter anderem kamen – und kommen immer noch – die Aufträge von Heidenhain und dem Bade- und Küchenarmaturenhersteller Hansa.

2004 erfolgte der Einstieg in die mechanische Fertigung. „Einfach aus dem Grund“, wie er sagt, „weil die Qualität der Zulieferer nicht unseren Ansprüchen genügte.“ Und die lauten: Genauigkeit, Schnelligkeit und Flexibilität. Genau das verlangt er auch von seinen Werkzeugmaschinen. Da mag es zunächst verwundern, dass die erste Maschine der Mittermaier GmbH ein 3-Achs-Bearbeitungszentrum BMC 30 von Hurco war. Denn Genauigkeit und Schnelligkeit, so die landläufige Meinung, sind nicht unbedingt die herausragenden Attribute von Hurco-Maschinen.

Schnell und genau
„Alles Quatsch“, betont Mittermaier und bringt ein überzeugendes Gegenbeispiel: Für einen großen Kunden musste ein Stanzwerkzeug gefertigt werden. Aus Zeitgründen wurden die Passbohrungen der Säulengestelle auf zwei unterschiedlichen Maschinen von Hurco vorgefräst und gespindelt. „Das Ergebnis spricht für sich“, erklärt Mittermaier. „Der gemessene Unterschied lag unter einem Hundertstel bei einem Bohrungsabstand von 800 mm.“

Das sagt die Redaktion

Begeisternder Tüftler
Es gibt sie noch, die Tüftler, die Familienunternehmer, die sich mit Begeisterung ihrer Sache verschreiben. Erich Mittermaier und seine Söhne gehören zu dieser – immer seltener werdenden – Spezies. Ein Unternehmer im wahrsten Sinne des Wortes. Logisch und konsequent deshalb sein Schritt, nach der Konstruktion auch die mechanische Fertigung der Kundenteile in Eigenregie zu übernehmen. Nur so kann er für die Qualität der Bauteile geradestehen. Und ebenso konsequent setzt er auf Hurco als Maschinenlieferant. Natürlich ist die geniale und intuitiv zu programmierende WinMax-Steuerung ein K.o.-Kriterium; aber nicht nur. Auch der Maschinenbau der 5-Achs-Zentren hat ihn überzeugt. Und einer wie er drischt keine hohlen Phrasen.
Wolfgang Pittrich, Redaktion werkzeug&formenbau

Ein Teil seiner Hurco-Maschinen ist mit Glasmaßstäben von Heidenhain ausgerüstet. Das muss auch sein, denn generell bewegt er sich mit seiner Fertigung im Genauigkeitsbereich von wenigen Hundertstel. Mittlerweile stehen sechs Hurco-BAZ in seinem Unternehmen. Die letzte Anschaffung war ein 5-Achs-Zentrum VMX 42 SR.

Touch and work: Die UltiMax-Steuerung kommt mit wenigen Bedienknöpfen aus; die Haupt­arbeit wird am Touchscreenmonitor gemacht.

Die Maschinen haben den Geschäftsführer auch in punkto Steifigkeit und Robustheit überzeugt. Zwar werden häufig Aluminium- und Messingwerkstücke bearbeitet, aber oft sind zwischendurch auch schwer zu zerspanende Werkstücke auf den Maschinen aufgespannt. „Unsere erste Hurco hat schon mehr als zehn Jahre auf dem Buckel“, erläutert Erich Mittermaier. „Auch sie arbeitet teilweise an 20 Stunden pro Tag und sieben Tagen die Woche – und alles in Stahl. Da ist noch nichts ausgeleiert.“

Während der Maschinenbau also für die notwendige Genauigkeit und Vielseitigkeit steht, kommt die Schnelligkeit und Flexibilität primär mit der Steuerung. Christian und Stephan Mittermaier, Juniorchefs und selbst begeisterte Fräser an der Maschine, sind nach wie vor angetan von der WinMax-Steuerung: „Die ist für uns als Einzelteilefertiger einfach unschlagbar.“ Übersichtlich, schnell und intuitiv zu bedienen sowie extrem praxisorientiert, lauten dazu ihre Kernaussagen.

Kein überflüssiger Schnickschnack
Es gibt nur wenige Bedienknöpfe, die Hauptarbeit erledigt der Bediener über den Touchscreen-Monitor. „Ich vergleiche die WinMax-Steuerung oft mit dem i-phone“, erklärt Christian Mittermaier. „Da gibt es auch nur zwei Tasten, und der Rest spielt sich über das Display ab. Der Bediener muss sich nicht durch überflüssigen Schnickschnack quälen oder in die Tiefen einer Dateistruktur vordringen. Nur das, was wirklich benötigt wird, ist auf dem Bildschirm auch sichtbar.“

Trends µ-genau

Aufs Wesentliche reduziert
Die WinMax-Steuerung von Hurco ist bei Einzelteilfertigern aufgrund ihrer Einfachheit un dder schnellen Bedienbarkeit sehr beliebt: Ohne überflüssigen Schnickschnack lässt sich die Steuerung über wenige Bedienknöpfe und vor allem über den Touchscreen bedienen. Die Menüstruktur ist sehr praxisorientiert, der Bediener hat das, was er für seine Arbeit benötigt, auf dem Bildschirm. Die Schnelligkeit der Steuerung sorgt zudem dafür, dass die erstellten Programme zügig umgesetzt werden können.

Typisches Teilespektrum: Bearbeitet werden sowohl Messing-, Aluminium- und Stahlteile.

Die Schnelligkeit der Steuerung kompensiert seiner Meinung nach auch Schwächen der Maschinen beim Thema Eilgang. Denn bei anderen Steuerungen, so die Erfahrungen des Juniorchefs, würden die Bediener immer noch programmieren, während die Hurcos schon das fertige Teil auswerfen. Meistens wird bei Mittermaier direkt an den Maschinen programmiert, vor allem Teile mit Regelflächen. Der Sprung von den ersten 3-Achs- auf die 5-Achs-Maschine war ebenfalls unproblematisch; auf rund einen Tag Schulung beziffert Erich Mittermaier den Aufwand für seine Bediener. Und die sind vor allem von der neuen 3D-Graphik inklusive Echtzeitsimulation angetan.

Produktiver bei kleineren
Kein Wunder, dass inzwischen die nächste Maschine, ein 5-Achs-BAZ VMX 30 U mit Dreh-Schwenktisch, innerer Kühlmittelzufuhr und ausgerüstet mit Heidenhain-Glasmaßstäben den Maschinenpark ergänzt. Mit dieser Ausführung möchte man bei der Mittermaier GmbH vor allem bei kleineren und mittleren Teilen noch schneller und produktiver werden. Im Gegensatz dazu kann die vorhandene VMX 42 SR mit Schwenkkopf ihre Vorteile dort ausspielen, wo es um die Stirnbearbeitung von langen Teilen geht: Hier können die Bediener einfach die Seitenwand öffnen und den Schwenkkopf horizontal stellen.

Bei Mittermaiers möchte man die Hurcos jedenfalls nicht mehr missen. Im Gegenteil: „Würden wir unseren Bedienern die Maschinen wegnehmen, gäbe es einen Aufstand“, sind sich Senior- und Juniorchef sicher.

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3. Automatisch mehr Kapazität

Weit öffnende Maschinentüren erlauben eine flexible Beladung – auch von oben per Kran.

Derzeit werden bei Völcker & Wiens noch viele Werkstücke in 2D oder 2,5D gefräst, insbesondere für einen großen Automotive-Zulieferer aus der Region. „Hier agieren wir sehr oft als verlängerte Werkbank, erledigen Zuarbeiten für Umformwerkzeuge. Der Trend geht allerdings auch bei uns klar in Richtung 3D-Bearbeitung und 5-Achs-Fräsen“, erklärt Andreas Völcker, der das Unternehmen zusammen mit Viktor Wiens leitet. „Für den Werkzeugbau erledigen wir bislang in erster Linie Vorarbeiten, fräsen Platten und andere Standardteile. Aber wir wollen zunehmend auch die komplexen formgebenden Bereiche bearbeiten können.“

Die Voraussetzungen dafür haben die Unternehmer bereits geschaffen: Mit MasterCam haben sie ein leistungsfähiges 3D-System im Haus. Und auch beim Maschinenpark sind sie inzwischen sehr gut ausgestattet. „Bei unserer Unternehmensgründung haben wir uns zunächst bei deutschen Maschinenherstellern umgesehen – aber die Maschinen, auch gute Gebrauchte, waren für uns nicht finanzierbar“, erklärt Viktor Wiens. „Bei einem Besuch beim Präzisionswerkzeugehersteller Pokolm stießen wir dann auf einen interessanten Hersteller: Als wir da vor einem Wemas-Bearbeitungszentrum standen, waren wir überzeugt, die richtige Maschine für unseren Unternehmensstart gefunden zu haben.“

Stabile Maschinen versprechen eine nachhaltig hohe Präzision
Die Wemas-Maschinen haben sich offenkundig bewährt: „Es sind sehr gute, stabile Maschinen, die nachhaltig eine hohe Präzision bieten und dazu ein hervorragendes Preis-Leistungsverhältnis“, erklärt Wiens. „Dazu kommt, dass uns die Beratung und auch der Service von Wemas von Anfang an überzeugt haben.“

Das sagt die Redaktion

Auf die richtige Bank gesetzt
Das Beispiel von Völcker & Wiens zeigt – wieder einmal! – sehr deutlich, wie wichtig gerade heute eine gute Bank für ein Unternehmen ist. Wie wichtig es ist, einen Banker zu haben, der bereit ist, sich mit der Materie auseinanderzusetzen und der auch versteht, was man mit der Investition erreichen möchte. Unerlässlich hierfür ist, dass die Verantwortlichen im Unternehmen vorher ihr Vorhaben klar durchdacht haben und ihrem Geldinstitut ein entsprechend schlüssiges Konzept vorlegen können. Damit es so schnell und problemlos gehen kann wie zwischen Völcker & Wiens und der Sparkasse Lemgo.
Richard Pergler

Wemas lässt die in Deutschland entwickelten Maschinen in Taiwan bauen, passt sie indes auf die Ansprüche der deutschen Anwender an. So stehen für den Werkzeug- und Formenbau neben Fanuc-Steuerungen auch iTNC-Steuerungen von Heidenhain zur Verfügung: „Das war für uns ein wichtiges Kriterium“, erklärt Wiens. „Wir haben Heidenhain an allen Maschinen – die muss jeder beherrschen, der bei uns anfangen will.“ Gute Leute zu bekommen ist schwer, deshalb haben die beiden Unternehmer neben vier Anbestellten inzwischen auch zwei Auszubildende im Unternehmen. „Wir erwarten, dass unsere Leute sehr selbständig arbeiten“, betont Wiens. „Das setzt doch einiges an Können, aber auch an Persönlichkeit, Verantwortungsbewusstsein und Flexibilität voraus.“

Die beiden Unternehmer Anderas Völcker und Viktor Wiens sind überzeugt von den Maschinen des Herstellers Wemas – nicht nur die Bearbeitungszentren, auch der Service hat sie überzeugen können.

Zumal die Aufträge in der Regel sehr kurzfristig sind: „Wir müssen unseren gesamten derzeitigen Auftragsbestand innerhalb von drei bis vier Wochen durchschleusen, leben quasi von der Hand in den Mund“, erläutert Wiens. „Die Zeiten, in denen man noch langfristig planen konnte, sind lange schon vorbei. Die Termine werden immer knapper gesetzt. Aber die Erfahrung zeigt, es kommt immer wieder genügend Auftragsvolumen – und hier müssen wir in der Lage sein, schnell und flexibel zu reagieren. Zumal gerade bei sehr kurzfristigen Aufträgen oft der Termin deutlich wichtiger ist als der Preis.“

Weil das Unternehmen am alten Standort aus allen Nähten platzte, zog das Unternehmen vor kurzem an einen neuen Standort um. Inzwischen stehen fünf Wemas-Maschinen in der neuen Halle, die neueste ist eine Wemas-Ver-tikal-Portalfräsmaschine VZP 1600 mit einem Bearbeitungsraum (X/Y/Z) von 1600 x 1300 x 710 mm. „Schon vorher waren zwei unserer Maschinen mit SK50-Schnittstelle ausgerüstet, da war es nur konsequent, das auch die Neue eine SK50-Maschine ist“, erläutert Andreas Völcker. „Wir sind bei unseren bisherigen Maschinen insbesondere in der Y-Achse an Grenzen gestoßen, deshalb wollten wir hier eine entsprechend größer ausgelegte Maschine. Wir haben uns die VZP 1600 intensiv angesehen und festgestellt, dass sie genau die Maschine ist, die wir brauchen.“

Ihren Banker von der Sparkasse Lemgo hatten die beiden Unternehmer dank eines sehr gut vorbereiteten und ausgearbeiteten Konzepts sehr schnell im Boot. „Die Sparkasse Lemgo ist unser Partner von Anfang an“, erklärt Völker. „Bei unserer Unternehmensgründung hatten zwei andere Banken abgelehnt – erst in der Sparkasse hat man verstanden, was wir wollen. Und an uns geglaubt.“ So war auch die Finanzierung der neuen Maschine kein Problem.

Sehr kompakte Bauweise
Die Maschine baut sehr kompakt, sie lässt sich dank weit öffnender L-Türen auch per Kran von oben beladen – selbst bei niedriger Hallendecke. Auch der Blick unter die Haube offenbart einen soliden, sauber ausgeführten Maschinenbau, die Komponenten sind hochwertig, die Maschine wirkt aufgeräumt und sehr gut zugänglich.

Einzelteilfertigung ist eine Domäne des jungen Unternehmens. Mit der Wemas VZP 1600 lassen sich auch größere Werkstücke bearbeiten.

Auch die übrigen technischen Daten sprechen für sich: Die 25-kW-Spindel dreht bis 10 000 min-1 und verfügt über ein Drehmoment von bis zu 286 Nm. Der klimatisierte Schaltschrank sorgt dafür, dass die Systeme auch unter Dauer-Höchstleistung nicht zu heiß werden. Und die Bauweise als Stufenportal verspricht eine hohe Steifigkeit – die Vertikalkräfte des Spindelstocks werden so senkrecht abgefangen. Die rollengeführten Linearsysteme mit ihren 65-mm-Führungsbahnen stehen für stabile und nachhaltige Präzision.

Hohe Wiederholgenauigkeit
„Wiederholgenauigkeiten bis 50 µm sind mit der Maschine möglich“, erklärt Völcker. „Heidenhain-Glasmaßstäbe in allen Linearachsen sorgen für hohe Präzison.“ Die VZP 1600 kommt mit einer Komplettausstattung inklusive leistungsfähiger Bandfilteranlage, lediglich die innere Kühlmittelzufuhr mit 70 bar wurde als Option geordert. „Die brauchen wir für tiefe Bohrungen“, erläutert Völcker. „Bis zu 8xD ist bei uns keine Seltenheit.“

Mit ihrer Wemas-Maschinenflotte sind die beiden Unternehmer sehr zufrieden. „Bisher hatten wir noch keine größeren Probleme“, betont Völcker. „Der Wemas-Service reagiert schnell und kompetent – das ist angesichts unserer kurzfristigen Aufträge für uns besonders wichtig.“

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Um flexibler zu sein und vor allem wertvolle Zeit einzusparen, stellten die Verantwortlichen beim Automobilzulieferer Gedia Gebrüder Dingerkus in Attendorn ihre Prozessketten auf den Prüfstand. Insbesondre beim Neuwerkzeugbau wurde eine hohe Zahl an Frästeilen benötigt. Ersatzteil- und Reparaturaufträge erfordern eine hohe Flexibilität.

Ein wesentlicher Zeitfaktor ist das Rüsten: „Bis vor einigen Jahren arbeiteten wir ausschließlich mit einem Nutenspannsystem“, erläutert Herbert Groos, Teamleiter Zerspanungstechnik im Werkzeugbau bei Gedia. „Um das Rüsten zu systematisieren, erarbeiteten wir uns ein festes Raster mit durchgängigen Stichmaßen, das wir über alle relevanten Maschinen im Werkzeugbau nutzen wollten. Das allerdings lässt sich mit einem Nutenspannsystem nicht realisierien.“

Flexibel und wirtschaftlich
In einem eingehenden Benchmark untersuchten die Verantwortlichen die Systeme am Markt. „Überzeugt hat uns schließlich das Nullpunktspannsystem ZeroPoint von Andreas Maier Fellbach: AMF vereint große Flexibilität mit hoher Wirtschaftlichkeit“, erläutert Groos. „Bei vergleichbaren Spannsystemen waren anfangs nur große Spannbolzen erhältlich. Wir wollten aber auch Spannbolzen direkt in die Werkstücke einbringen können, um die notwendigen Freiheitsgrade beim 5-Achs-Fräsen zu erzielen.“

Zunächst rüsteten die Verantwortlichen eine DMU 200 P mit dem Nullpunktspannsystem aus. „An unserer größten Maschine wollten wir für uns eruieren, was sich an Rüstzeiten einsparen lässt“, betont Groos. „Das Ergebnis war deutlich – wir sind jetzt viel schneller im Span als vorher. Und die eingesparte Zeit kommt direkt unserer Maschinenauslastung zugute – alles, was wir jetzt zusätzlich auf die Maschine bringen können, müssen wir nicht extern zukaufen.“

Das sagt die Redaktion

Konstruierte Spannung
Einen ihrer besten Programmierer haben die Verantwortlichen bei Gedia an strategischer Stelle in der AV platziert: Er sorgt dafür, dass bereits sehr früh festgelegt wird, wie sich ein Werkstück am besten spannen lässt. Mit dem ZeroPoint-Baukasten muss der Einrichter dann nur noch die bereits fertig konzipierte Spannlage umsetzen – fertig. So wird keine Zeit mit Ausprobieren und Improvisieren verschwendet. Es ist ein guter Ansatz, das Können und Wissen der fähigsten Mitarbeiter bereits möglichst früh in der Prozesskette einfließen zu lassen: Wenn erfahrene Praktiker bereits in der „virtuellen Phase“ eingebunden sind, kann ihr Know-how am effizientesten genutzt werden.
Richard Pergler

Das Grundraster erlaubt sehr früh ­eine exakte Definition der Spannlage
Das Spannsystem wurde inzwischen auch auf den beiden DMC 100 und der Hermle C40 installiert. „Auch unsere neue Maschine, eine DMU210, die die DMU200 ersetzen soll, wird konsequent mit dem AMF-System ausgerüstet.“

Für die eingesetzten Maschinen wurde ein Grundraster von 400 x 400 mm gewählt. So lässt sich die Spannlage bereits im Vorfeld exakt definieren. Um dem großen Spektrum an Bauteilen im Werkzeugbau gerecht zu werden, wurden Adapterplatten (Spannpaletten) mit unterschiedlichen Spannbolzen und Rastern entworfen – so verbindet sich Durchgängigkeit mit hoher Flexibilität.

Bereits in der Arbeitsvorbereitung wird die Spannlage mit festgelegt: „Wir setzen da einen unserer besten Programmierer ein, der erledigt das gleich mit“, erklärt Groos. „Die Spannbolzen werden teilweise schon bei der Kons­truktion in der Zeichnung mit eingebracht.“

Der einfache Umgang mit dem AMF-Spannsystem erschließt immer neue Anwendungsmöglichkeiten: „Je länger wir damit arbeiten, desto mehr wird bei uns standardisiert“, erklärt der Teamleiter Zerspanungstechnik. „Der Bedarf an Spannplatten für Sonderlösungen ist bei uns inzwischen um 80 Prozent zurückgegangen.“

Reichhaltiger Baukasten
Mit dem reichhaltigen Programm von AMF lassen sich die meisten Anwendungsfälle lösen. „Für eventuelle Verbesserungen haben unsere Ansprechpartner bei AMF aber immer ein offenes Ohr“, betont Groos. „Die gehen das mit hoher Kompetenz an. Was zunächst für uns als Sonderspannlösung gefertigt wurde, hat inzwischen in vielen Fällen den Weg in den Standardkatalog gefunden.“ Und auch die Toleranzen sind inzwischen auf die Bedürfnisse des Werkzeug- und Formenbaus abgestimmt.

Die Spannung auf Paletten erlaubt es, die Werkstücke weitestgehend hauptzeitparallel außerhalb der Maschine zu rüsten. Eingewechselt wird manuell – in der Regel per Kran.

„Wir fahren derzeit zweischichtig, werden demnächst aber unsere Maschinen wieder dreischichtig auslasten“, erklärt Groos. „Insbesondere die Schlichtarbeiten werden wir zunehmend in die mannlose Zeit legen.“

Rüstaufwand in engen Grenzen
Nicht nur in Sachen Rüstzeiten brachte das Spannsystem große Vorteile: „Unsere Werkzeuge gehen zu einem nicht geringen Anteil in Tochterunternehmen“, erläutert Groos. „Das bedeutet, dass unsere Werkzeuge sehr exakt gearbeitet werden müssen – eine Nacharbeit vor Ort wäre aufwändig und teuer.“ Weil sich der Aufwand, eine Maschine auf ein anderes Werkstück umzurüsten, in sehr engen Grenzen hält, haben auch „Feuerwehreinsätze“ ihren Schrecken verloren: Die Bearbeitung kann unterbrochen werden und später dank der hohen Wiederholgenauigkeit des Spannsystems jederzeit an der geichen Stelle weitergeführt werden – das schafft Freiraum für Unvorhersehbares.

Die Vorteile des Systems mit seiner hohen Durchgängigkeit machten sich sehr schnell an der Maschine bemerkbar: „Die Maschinenbediener arbeiten sehr gern mit dem AMF-System“, betont Groos. „Sie schätzen die einfache Handhabung und die hohe Prozesssicherheit. Und auch die Programmierer nutzen inzwischen die Freiräume, die sie mit dem Spannsystem gewonnen haben.“

Schnelle Amortisierung
Bezogen auf einen 15-h-Tag und eine Fünftagewoche erreichen die Werkzeugbauer bei Gedia Spindellaufzeiten von inzwischen rund 63 Prozent bei den kleineren Maschinen, auf denen naturgemäß eher Kurzläufer gefertigt werden, und 72 bis 75 Prozent bei den großen. „Das ZeroPoint-Spannsystem von AMF ist durchaus eine größere Investition – aber ohne das System wären wir heute nicht mehr wettbewerbsfähig. Es war sehr wichtig, die Mitarbeiter von Anfang an in den Prozess einzubinden. Nicht nur, um ihre Akzeptanz zu sichern, sondern vor allem auch, um ihre Kompetenz und ihr Know-how mit einzubinden“, erklärt Herbert Groos. „Es hat sich gelohnt: Mit dieser Investition hat die Geschäftsführung unsere Arbeitsplätze nachhaltig gesichert. Die Anschaffungskosten des Spannsystems sind zwar zunächst hoch, aber das System ist es auch wert. Denn nach spätestens zweieinhalb Jahren hat sich diese Ausgabe bei uns in vollem Umfang amortisiert.“

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Weich vorbearbeiten, härten, fertigfräsen – im Werkzeugbau der Maschinenfabrik Reinhausen (MR) war die Prozesskette ähnlich gegliedert wie in vielen vergleichbaren Unternehmen. Mit all den Nachteilen, die aus dieser Kette resultieren: „Die Werkzeugkomponenten mussten im Verlauf des Prozesses mehrfach gerüstet werden“, erklärt Theodor Adlhoch, in der Arbeitsvorbereitung verantwortlich für die Bearbeitung der Werkzeuge. „Dazu kam, dass wir nur sehr beschränkte Kapazitäten zum Härten im Haus haben und das Gros der Teile an eine externe Härterei ging.“ Was zusätzlich sehr viel Zeit kostete und die Flexibilität sehr stark einschränkte.

Die Umformwerkzeuge – beispielsweise Prägematrizen für Kupferkontakte, wie sie in den für die Maschinenfabrik Reinhausen typischen Stufenschaltern verwendet werden – haben hohe Ansprüche an Genauigkeit und Oberflächen – so dürfen beispielsweise beim Umformprozess der Kupferrohlinge keine Grate entstehen. Pro Jahr verlassen rund 15 000 Schalter die Maschinenfabrik Reinhausen, im Schnitt sind in jedem 30 Kupferkontakte verbaut.

Hohe Ansprüche an die Genauigkeit und an die Oberflächen
Die Werkzeuge, mit denen diese Kontakte in einem Kaltumformprozess geformt werden, sind in der Regel aus Material in einer Härte von rund HRC 60 ±2 ausgeführt. Im ungehärteten Zustand wurden bislang Werkzeugstähle, aber auch legierte Materialien mit Torusfräsern geschruppt, mit auf die Hartbearbeitung ausgelegten Torus- und Kugelfräsern konnten die Formen nach dem Härten fertig bearbeitet werden.

„Diese Prozesskette wollten wir deutlich verkürzen“, erklärt Adlhoch. „Insbesondere der Weg über die externe Härterei kostete uns schlicht zu viel Zeit – allein dieser Schritt dauerte inklusive der fälligen Transporte oft ein bis zwei Wochen.“ Neben Transport-, Liege- und Rüstzeiten sollte indes auch die Zerspanung selbst auf den Prüfstand – hier vermuteten die Verantwortlichen durchaus noch Potenzial für Optimierungen.

Neue Prozesskette mit bereits gehärteten Rohlingen
Die Intention war, in einer neuen Prozesskette bereits mit gehärteten Rohlingen zu arbeiten. „Das neue Konzept sieht vor, dass wir uns durchgehärtete Klötze in standardisierten Größen auf Lager legen und die Form für ein neues Werkstück gleich aus dem harten Vollmaterial herausarbeiten“, erläutert Adlhoch das Konzept. „Damit wollten wir die Werkstücke in einer einzigen Aufspannung fertigbearbeiten – das mehrfache Rüsten sowie der Zeitverlust beim Härten in unserer bisherigen Prozesskette war aus unserer Sicht nämlich alles andere als optimal.“

Auf der Suche nach dem optimalen Werkzeug stießen die Werkzeugbauer schließlich auf die Jabro-Fräser der Reihe JHF 180 aus dem Programm von Seco Tools. Diese Werkzeuge aus einem speziell abgestimmten Vollhartmetall-Feinkornsubstrat sind ausgelegt für den Einsatz mit hohen Vorschüben (zn zwischen 3 und 5).

Die Fräser sind bei MR in Durchmessern von 2 bis 16 mm im Einsatz, in erster Linie als Vierschneider. Je nach Durchmesser sind die Werkzeuge mit drei, vier oder fünf Schneiden erhältlich, was eine logische Konsequenz hinsichtlich der Länge der Freilegung ist. Hier hat die kürzeste Freilegung mit 2xD die höchste Zähnezahl und die längste Freilegung mit 7xD für tiefe Kavitäten mit 3 Zähnen die niedrigste. Dazwischen gibt es noch eine Freilegung mit 4xD und 5xD für optimale Zerspanleistung bei mittleren Tiefen.

Hohe Performance im Harten
Die Werkzeuge sind für die Trockenbearbeitung konzipiert und versprechen beim Schruppen auch in harten Werkstoffen eine hohe Performance. Entsprechend ausgelegte kurze Spankammern sollen für reibungsloses Arbeiten bei optimaler Spanabfuhr aus der Bearbeitungszone sorgen.

Erste Fräsversuche verliefen bereits sehr erfolgversprechend: „Insbesondere gegen die bisher bei uns in der Hartbearbeitung eingesetzten Torus-Fräser konnten die Jabro-Werkzeuge deutlich punkten“, erklärt Adlhoch. „Die Jabro-Fräser bestechen insbesondere mit ihrer deutlich höheren Schnittgeschwindigkeit. Aber auch die Zustellung und den Vorschub haben wir in etwa verdoppelt.“

Das sagt die Redaktion
Konsequenter Schritt
Wer seine Prozesse auf den Prüfstand stellt, sollte sich darauf vorbereiten, eingefahrene Wege zu verlassen und auch einmal um die Ecke zu denken. In vielen Werkzeugbau-Betrieben gehört nach dem Schruppen der Gang zur externen Härterei einfach „schon immer“ dazu. Die Bearbeitung im harten Material beschränkt sich aufs Schlichten. Zugegeben, es gehören Mut und neben den richtigen Werkzeugen auch die passenden Maschinen dazu – aber der Umstieg auf die Hartbearbeitung aus dem Vollen dürfte sich in vielen Fällen lohnen. Vielleicht auch bei Ihnen.
Richard Pergler

Bearbeitet wird unter anderem auf einer Hermle C40, die Werkzeuge werden mit dem Tribos-Polygonwerkzeughaltersystem von Schunk oder mit Hochgenauigkeitsfuttern von Haimer gespannt. Für den Fräser mit 16 mm Durchmesser wählen die Werkzeugbauer im gehärteten Material (bis HRC 62) eine Schnittgeschwindigkeit von vc = 70 m/min bei einem Zahnvorschub von fz = 0,32 mm und einer Schnitttiefe von 0,28 mm.

Die Standzeit der Werkzeuge hat sich deutlich verlängert
Dabei laufen die Fräser sehr prozesssicher, die Standzeit der eingesetzten Werkzeuge konnte deutlich verlängert werden. „Früher waren die Fräser, die wir fürs Hartfräsen eingesetzt haben, oft schon nach 4 bis 5 min verschlissen und mussten ausgetauscht werden“, betont Adlhoch. „Obwohl wir die Jabro-Werkzeuge deutlich stärker beanspruchen als ihre Vorgänger, ist nach der Bearbeitung kaum Verschleiß erkennbar, insbesondere keine Schlagstellen. Deshalb sind wir, wo es die Geometrien hergeben, dazu übergegangen, mit den neuen Werkzeugen auch Schlichtbearbeitungen auszuführen. Die Oberflächen passen, und eine Toleranz von einem Hundertstel erreichen wir dabei problemlos.“ Neben den Vorteilen für Standzeit und Prozesssicherheit freut sich Theodor Adlhoch über einen weiteren wichtigen Pluspunkt der neuen Werkzeuge: „Die reine Laufzeit auf der Maschine hat sich mit den neuen Tools im Schnitt halbiert.“

Nicht nur in der Hartbearbeitung leisten die neuen Werkzeuge offenbar hervorragende Dienste: „Auch in normalem Werkzeugstahl können wir mit den Jabro-Fräsern deutlich beherztere Werte fahren als mit den Werkzeugen, die wir vorher eingesetzt haben: Bei einem 16-mm-Fräser beträgt beispielsweise die Schnittgeschwindigkeit vc = 200 m/min bei einem Zahnvorschub von fz = 0,4 mm und einer Schnitttiefe von 0,55 mm.“

Drastisch verkürzte Durchlaufzeiten
Mit den neuen Fräsern konnte die Durchlaufzeit der Umformwerkzeuge von mehreren Wochen auf im Extremfall ein bis zwei Tage verkürzt werden. „Das gibt uns deutlich mehr Flexibilität, und wir können auf eventuelle Änderungen oder auf neue Teile sehr schnell reagieren“, erklärt Adlhoch. „Und auch, wenn wir eine Matrize nachsetzen, indem wir einfach die obersten 3 mm abnehmen und die Geometrie neu einbringen, macht sich die deutlich gestiegene Leistungsfähigkeit der Werkzeuge sehr positiv bemerkbar. Wir sind davon überzeugt, dass wir mit den neuen Jabro-Fräsern die richtige Wahl getroffen haben.“

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