Bei der Arbeit mit Handfeilmaschinen ist Fingerspitzengefühl gefragt. Umso wichtiger also, dass dieses Gefühl auch nach stundenlanger Arbeit noch vorhanden ist. Doch die Realität sieht anders aus: Mit zunehmender Arbeitszeit steigt die Belastung des Anwenders aufgrund der Vibrationen der Handfeilmaschine. Dies hat Folgen für die Gesundheit. Eine der bekanntesten ist die so genannte „Weißfinger-Krankheit“ (Raynaud-Syndrom). Mittlerweile ist dies der häufigste Ausfallgrund bei Mitarbeitern, die in den Betrieben täglich mit Vibrationswerkzeugen arbeiten.

Vor diesem Problem stand im vergangenen Jahr auch die profine GmbH in Pirmasens, ein weltweit führender Hersteller für Kunststoff-Fensterprofile. Vor allem die älteren Mitarbeiter klagten zunehmend über Durchblutungsstörungen in den Fingerspitzen, die Ursache der „Weißfinger“. Ebenso häuften sich Sehnenscheidenentzündungen bei den Mitarbeitern, die per Handfeilmaschine die Kanäle der Extrusionswerkzeuge polieren.

Wiederkehrendes Kribbeln in den Fingern ist ein ernstes Alarmzeichen
„Manche Kollegen arbeiten bis zu 8 h am Tag mit Handfeilmaschinen“ berichtet Björn Neumann, Werkzeugmechaniker bei profine. „Gerade bei großen Hüben über 3 mm war die Belastung der Mitarbeiter enorm, die Ausfallquote stieg rapide an. Auch ich verspürte bereits nach relativ kurzer Arbeitszeit ein immer wiederkehrendes Kribbeln in den Fingern.“

Neumann bearbeitet die Kanäle der Extrusionsdüsen, er poliert die erodierten Oberflächen innerhalb der Kanäle. Dazu werden in die Di-Pro-Maschine glatt geschliffene Feilen eingespannt, die mit Klebe-Schmirgel beklebt werden. Die Bearbeitung erfolgt normalerweise in zwei Schritten, Korn 240 und Korn 400. Es wird „trocken“, also ohne Zugabe von Paste oder Fluid gearbeitet. Auch bei der Bearbeitung der Übergänge von Platte zu Platte schwört man bei profine auf die Qualitäten der neuen Di-Pro-Handfeilmaschine von Joisten & Kettenbaum (Joke), um hier absolut homogene Übergänge zu erzielen. Im Anschluss an die Handfeilmaschinen-Bearbeitung wird die Oberflächen-Struktur der Kanäle per Strömungsschleifen vereinheitlicht.

Neben den Extrusionsdüsen werden auch die entsprechenden Kalibrator-Werkzeuge mit der Handfeilmaschine bearbeitet, speziell die Einzüge am Einlauf werden mit einer Feile bearbeitet, um einen reibungslosen Materialfluss zu gewährleisten. Wie bei den Düsen wird auch hier mit einer Feile mit aufgeklebtem Schmirgel gearbeitet.

Die Vorteile des Einsatzes der Di-Pro-Maschinen liegen für die profine GmbH klar auf der Hand. „Das Handling der Maschine wurde klar verbessert“, erklärt Björn Neumann. „Auch bei langen Arbeitseinsätzen ist keine Ermüdung feststellbar.“ Der Schwerpunkt wurde optimiert, so dass die Maschine deutlich besser in der Waage zu halten ist. „Man arbeitet mit der Di-Pro ganz einfach entspannter und somit lieber.“ Dafür sorgen auch Gegengewichte, die in der Hauptsache jedoch zur Vibrations-Minimierung zum Einsatz kommen.

Vibrationen werden mit technischem Kniff auf ein Minimum reduziert
Neben dem optimierten Handling liegt der Fokus der neuen Maschinen-Generation vor allem auf der Vibrations-Reduzierung. Möglich wird dies dank eines Doppel-Exzenters. Dieser bewirkt, dass die Kolben auf der Werkzeugseite und der Seite der Gegengewichte jeweils gegenläufig vor- und zurückschwingen. So heben sich die vibrationsverursachenden Kräfte nahezu auf, was die Vibrationen auf ein Minimum reduziert. Als Ergebnis steht die vibrationsärmste Handfeilmaschine weltweit.

Doch galt es für den Hersteller Joke neben dem Komfort des Anwenders, vor allem auch neue rechtliche Aspekte zu beachten und in die Entwicklung einfließen zu lassen. Denn bereits seit dem 6. Juli 2005 ist die EU-Richtlinie 2002/44/EG in Kraft, die der Arbeit mit Vibrationswerkzeugen Regeln und Richtwerte verleiht. Diese Richtlinie schreibt vor, dass Hand-Arm-Vibrationen zukünftig als ein offizielles Gesundheits- und Sicherheitsrisiko am Arbeitsplatz zu betrachten sind und damit in die Risikobewertung am Arbeitsplatz ähnlich wie die Risiken Geräuschemission und Staubanfall eingehen.

Strikte EU-Werte werden eingehalten
Die Handfeilmaschinen Di-Pro sind die ersten und bislang einzigen Maschinen, die diese strikten EU-Richtwerte einhalten. Sie sind für alle Antriebssysteme von Joke erhältlich, also für das Elektromotor-System Eneska 3-1, für die Motoranlage mit biegsamer Welle Jokeflex und für Pneumatik-Antrieb.

Für profine hat sich die Umstellung auf die neue Maschinen-Generation mehr als gelohnt. „Die gesundheitlichen Beschwerden und daraus resultierende Ausfallzeiten sind spürbar zurückgegangen. Die Arbeit mit den neuen Maschinen ist komfortabler, einfacher und ohne Folgen nach Feierabend“, fasst Björn Neumann zusammen. Das Unternehmen hat mittlerweile sämtliche Polier-Arbeitsplätze mit den neuen Maschinen ausgestattet. Die Produktivität der Fertigung ist spürbar gestiegen.

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Zeitgewinn und sichere Fertigung enger Toleranzen – diese Faktoren waren für die Verantwortlichen beim Formenbauer quattro-form Auslöser für die Entscheidung, die Software 3D Form Inspect von m&h zu beschaffen. Bei quattro-form ist man auf die Herstellung von Zwei- und Drei-Komponentenformen mit komplexen Geometrien und hohen Qualitätsanforderungen spezialisiert. Die Kunden fragen nach kurzen Fertigungszeiten und wollen ihre Formen entsprechend mit Genauigkeitsnachweisen in Form von Messprotokollen.

Darüber hinaus bietet quattro-form seinen Kunden noch einen viel weitergehenden Service: Nicht nur, dass alle Formen komplett abgemustert werden, auf Wunsch können diese auch direkt bei quattro-form auf der Kundenmaschine eingerichtet und eingefahren werden. Der Kunde erhält ein fertiges Produkt mit allen Einstelldaten und Spritzdaten. Bei Bedarf können auch Erstserienmuster oder gar ganze Kleinserien für den Kunden gefertigt werden.

Kompletter Prozess im Fokus
Ziel von quattro-form ist es, dem Kunden nicht nur eine Spritzgießform zur Verfügung zu stellen, sondern ihm den kompletten Prozess zur Herstellung einwandfreier Spritzlinge zu liefern. Steigende Qualitätsansprüche machen es notwendig, 3D-Teile direkt in der Aufspannung in den Maschinen zu messen. Gesehen hat quattro-form-Geschäftsführer Klaus Langenbach diese Technik erstmals mit Tastern und Software von m&h auf einer Messe, realisiert auf einer HSC-Maschine von Röders. Weil die eigenen Bearbeitungszentren von Röders, Mikron und DMG ohnehin mit Messtastern von m&h ausgerüstet waren, bot sich die Software von m&h an. Außerdem war diese Software bereits auf allen Maschinen, teils mit Heidenhain-Steuerung, teils mit Röders/Andron-Steuerung, lauffähig. Das war zum Zeitpunkt der Anschaffung vor nunmehr sieben Jahren – ein Punkt, der teilweise heute noch nicht selbstverständlich ist für eine solche Software.

„Das war eine sehr preiswerte Lösung, die uns unabhängig von der Messmaschine gemacht hat“, erklärt Langenbach. „Seitdem können wir direkt auf der Maschine Maßkorrekturen durchführen und sofort weiter arbeiten.“ Schnell und einfach werden 3D-Konturen, dreidimensional verlaufende Formtrennebenen und Freiformflächen geprüft. Teilweise wird mit Aufmaß gefertigt, um vor dem Schlichten die tatsächliche Maßlage zu bestimmen und dann genau auf das Nullmaß zu finishen.

Enormer Zeitgewinn
„Der Haupteffekt ist der Zeitgewinn“, betont Langenbach. „Wir haben schnell ein Ergebnis und verkürzen unsere Durchlaufzeit.“ Der Zeitaufwand für das Messen ist vernachlässigbar, weil die Alternative etliche Mannstunden erfordert: Schon allein für das Ab- und Aufspannen ist weit mehr Zeit zu veranschlagen als die 5 bis 10 min Messdauer, die je nach Zahl der gewünschten Mess­punkte benötigt wird. „Sie erkennen Maßabweichungen und Fehler viel frühzeitiger und können schneller reagieren“, erläutert Langenbach. „Außerdem können wir mit den m&h-Mess­protokollen gegenüber den Kunden dokumentieren, dass die Maße geprüft und die Formen toleranzhaltig sind.“

Die Einführung und Schulung der Software verlief unproblematisch und war im eigenen Betrieb und anhand eigener Werkstücke innerhalb eines Tages erledigt. Die Bediener schätzen den Vorteil, ihre Arbeit jederzeit schnell prüfen zu können. Binnen kürzester Zeit war den Beteiligten klar, dass dieses Messmittel gut funktioniert. Mittlerweile ist jeder in der Werkstatt in der Lage, damit zu arbeiten.

Die hohe Akzeptanz ist nicht zuletzt auf die einfache Bedienbarkeit von 3D Form Inspect zurückzuführen. Die hohe Genauigkeit des Systems basiert auf der Kurzkalibrierung zu Beginn der Messprogramme. Damit werden thermische Verzüge und Achsfehler der Maschinen erfasst und automatisch in die Messergebnisse einkalkuliert. Nur so sind jederzeit verlässliche Werte zu ermitteln.

Verlässlicher Prozess
Dank dieser Verlässlichkeit des Prozesses ebenso wie der Messergebnisse, wurde dieser Vorgang zwischenzeitlich auch in die Automatisierung einbezogen. Die gefrästen Elektroden werden bei quattro-form noch auf den Maschinen in der verketteten Anlage mannlos gemessen. Die Messwerte gibt der Leitrechner gegebenenfalls als Korrekturwerte an die Folgeprozesse weiter. „Wenn gemessen wird, bleiben die Teile in der Automatisierung“, erklärt Langenbach. „Das Teil bleibt auf der Maschine. Die Nullpunkte bleiben erhalten.“ Das bringt bei quattro-form eine deutliche Steigerung der Prozesssicherheit und hilft auch hier, Fehler schon im Vorfeld zu entdecken.

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1. Noch näher ans Original
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Beim Bearbeiten von Freiformflächen ist vor allem wichtig, dass die tatsächliche Kontur eines Werkstücks möglichst exakt mit den theoretischen Werten übereinstimmt. Werden Werkstücke bearbeitet, die geometrische Standard­elemente enthalten, wünschen sich viele Anwender, auch diese direkt auf der Maschine zu überprüfen. FormControl V4 verspricht für beide Einsatzfälle eine Lösung.

Einerseits ist im aktuellen Release wie bei der Version 3 eine Formüberprüfung mittels Erfassung verschiedener Einzelpunkte möglich, wobei eventuelle Abweichungen vom CAD-Modell per Soll-Ist-Methode erkannt werden.

Einfach per Mausklick messen
Andererseits bietet die neueste Softwareversion nun auch die Möglichkeit, verschiedene in Bezug stehende geometrische Elemente einfach per Mausklick zu vermessen und deren Charakteristiken über die integrierten Auswertefunktionen zu überprüfen. Somit werden Bearbeitungsfehler noch in der Originalaufspannung erkannt.

Der Einsatzbereich der Software erweitert sich damit erheblich. Dank der neuen Features können jetzt beispielsweise Maße, Position und Achswinkel von geometrischen Elementen (zueinander oder auch relativ zu einer Maschinenachse) schnell und flexibel erfasst werden. Der Begriff „geometrische Elemente“ umfasst beispielsweise Zapfen, Stufen, Kegel, Kugel, Stege und Nuten.

Auch eine Bestimmung von Kegelwinkeln oder Durchmessern ist einfach möglich. Und mit Hilfe der integrierten Auswertefunktionen gestaltet sich die Überprüfung sehr leicht. Sollen etwa die exakten Koordinaten von mehreren Bohrungen zueinander oder zu einem Referenzpunkt erfasst werden, wählt der Benutzer die entsprechenden Elemente einfach per Mausklick am PC aus. Die Software erkennt dabei anhand der zuvor eingelesenen CAD/CAM-Daten automatisch, um welche geometrischen Körper oder Formen es sich jeweils handelt. Wird nun die Funktion „Abstand“ gewählt, kann festgelegt werden, ob eine Bemaßung relativ zum ersten Punkt/Element (Referenzbemaßung) oder eine Kettenbemaßung ausgegeben werden soll.

Höchstmögliche Flexibilität
Um dem Bediener eine höchstmögliche Flexibilität in der Anwendung zu ermöglichen, können sämtliche Messpunkte eines Geometrieelements werkstückbezogen angepasst werden. Das bedeutet für den Anwender, dass er die Anzahl der Messpunkte auf einer Ebene, die Anzahl und Lage der Ebenen auf einem Geometrieelement und auch den jeweiligen Start- und Zielwinkel festlegen kann. So lassen sich nicht nur die bereits vorgestellten Standardelemente vermessen, sondern auch nur Ausschnitte davon.

Soll beispielsweise ein Werkstück nach der Bearbeitung mit einem anderen gefügt werden, muss die Maßhaltigkeit auf der gesamten Fügefläche gewährleistet sein. Im Falle einer Bohrung oder Nut kann der Anwender das Maß jetzt auf mehreren Ebenen ermitteln. Auf diese Weise lassen sich spätere Überraschungen beim Zusammenbau der Teile ausschließen. Den eigentlichen Messvorgang startet der Anwender per Mausklick. Die Software erstellt dann automatisch das NC-Programm und überträgt es an die Maschinensteuerung. Im nächsten Schritt wird der Messtaster in die Spindel eingewechselt, und die einzelnen Messpunkte werden abgefahren. Die Übertragung der Daten zwischen PC und Steuerung erfolgt über ADIF – die automatische Datenschnittstelle – so dass eventuelle Fehler aufgrund einer manuellen Datenübertragung ausgeschlossen sind.

Bedienung weiter vereinfacht
ADIF managt den kompletten Datentransfer zwischen NC und PC. Das Mess­ergebnis kann dann als Messprotokoll ausgegeben oder grafisch, beispielsweise über farbige Fehlernadeln, auf dem Monitor dargestellt werden.

Auch die bereits einfache Bedienung der Software wurde weiter verbessert. So können einmal erfasste Messaufgaben auch für spätere Referenzmessungen verwendet werden. Dieses Feature kann für eine deutliche Zeitersparnis sorgen, da diese Aufgaben nicht erneut angefahren werden müssen. Außerdem ist es jetzt möglich, Messabläufe einfach per Drag & Drop zu optimieren. Dies kann sehr nützlich sein, wenn der Bediener feststellt, dass die Reihenfolge der Messungen an einem Werkstück noch nicht seinen Vorstellungen entspricht. In diesem Fall verschiebt er einfach die Messpunkte an die gewünschte Stelle im Programm – so lässt sich der komplette Messvorgang im Ablauf optimieren.

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1. Zuverlässige Präzision
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3. Durchgängige Rezeptur

Von der Ermittlung der Blechkennwerte über die Beschleunigung von Werkzeugbau, dem Try-Out und der dynamischen Analyse von Pressmaschinen bis hin zur serienbegleitenden Produktionskontrolle können optische Messsysteme für eine durchgängige Qualitätssicherung vom Coil bis zum Endprodukt lückenlos ineinandergreifen. Zur Optimierung der Konstruktion von Blechwerkzeugen wird der Umformprozess in speziellen Simulationsprogrammen getestet. Falsche Eingangsparameter in der Simulation können dabei zur Herstellung schlecht ausgelegter Umformwerkzeuge führen, mit denen die angestrebte Form des Blechteiles nicht erzeugt werden kann.

Zur Entwicklung eines funktionierenden Werkzeug-Layouts mit guten Wirkflächen ist für die erfolgreiche Simulation des Umformprozesses die genaue Kenntnis der Materialeigenschaften und Kennwerte wichtig. GOM kann den ersten grundlegenden Schritt mit der Ermittlung von zuverlässigen Blechkennwerten unterstützen und so die Grundlage für eine fundierte Prozessoptimierung liefern. Per flächenhafter Dehnungsmessung mit Sensoren wird neben der Fließspannung auch die Grenzform­änderungskurve (FLC) des Materials ermittelt. So wird eine sichere Grundlage für die bauteilgerechte Konstruktion (CAD) und eine realistische Simulation (CAE) geschaffen.

Maschinenlaufzeiten reduziert
Wenn Artikel- und Werkzeuggeometrie freigegeben sind, soll möglichst schnell ein funktionierendes Werkzeug gefertigt werden. Bei der CNC-Fertigung von Werkzeugen aus Gussrohlingen ermöglicht die mobile 3D-Digitalisierung eine Reduzierung der Maschinenlaufzeiten um bis zu 50 Prozent. Die Messung der tatsächlichen Rohlingskontur erlaubt sowohl die flächige Aufmaß-Kontrolle als auch die schnelle Ausrichtung auf der Fräsmaschine. Störkonturen werden frühzeitig erkannt, so dass Werkzeugbruch verhindert wird und die Fräsbahnen ohne zeitraubendes Luftfräsen optimal berechnet werden.

Beim Einarbeiten von Blechumform-Werkzeugen soll das komplexe Zusammenspiel von Material, Werkzeug und Pressmaschine in möglichst kurzer Zeit realisiert werden. Konnten Blechteile aus zeitlichen Gründen bisher mit taktilen Messmaschinen nur an wenigen Stellen geprüft werden, ermöglicht die 3D-Digitalisierung eine vollflächige Form- und Maßanalyse mit kompletten Mess- und Prüfberichten. Die übersichtliche Darstellung der Abweichung zwischen Soll-Zustand im CAD und Ist-Zustand der Messdaten ermöglicht die schnelle Lokalisierung von Problemen und die Untersuchung ihrer Ursachen.

Neben der Inspektion von Flächen schafft die 3D-Digitalisierung weitere Vorteile beim Messen scharfkantiger Merkmale. Spezielle Algorithmen ermöglichen es, Merkmale wie Lochbildmuster sowie Beschnitt- und Auffederung an Randkanten mit Subpixel-Genauigkeit präzise zu kontrollieren.

Die korrekte Geometrie zur Einhaltung von optischen Anforderungen und spannungsfreiem Einbau sind in der Umformung ebenso entscheidend wie die Erkennung von Materialdefekten. Per flächenhafter 3D-Form­än­de­rungs­ana­lyse werden umformbedingte Materialdefekte gefunden, bevor sie das menschliche Auge sieht. Anhand materialtypischer Blechkennwerte (FLC) können nun Materialbereiche detektiert werden, die überdehnt oder aufgrund zu starker Blechdickenabnahme bedenklich geschwächt sind.

Weniger Wiederholungen
Diese Möglichkeiten sorgen dafür, dass mit gezielter Ursachenanalyse im Try-Out wesentlich weniger Iterationen erforderlich sind. Die umfassende Qualitätskontrolle mittels optischer Messtechnik führt zu erheblich kürzeren Produktionsanlaufzeiten und erhöht gleichzeitig die Bauteilsicherheit. Die schnelle flächenhafte 3D-Koordinatenmesstechnik von GOM archiviert zuverlässig alle manuellen Änderungen während der Werkzeugerprobung. Die Systeme können daher nicht nur im Messraum, sondern auch mobil im Werk sowie im rauen Produktionsumfeld eingesetzt werden. Die Atos-STL-Polygonnetze sind eine präzise Datenbasis, um Werkzeug-CAD-Daten via Reverse Engineering auf den aktuellen Stand zu bringen. Im Fall von Werkzeugbruch ist auf Basis der 3D-Messdaten das direkte Kopierfräsen auch ohne Flächenrückführung möglich.

Die schnelle Digitalisierung bietet auch bei Wartung und Instandhaltung Vorteile. Dazu zählt neben der sicheren Archivierung manueller Änderungen auch das Spiegeln von Werkzeugen. Wirkflächen können ohne Ausbau des Werkzeugs aus der Presse auf Verschleiß kontrolliert werden. Die Abschätzung von Lebensdauer und Werkzeugstandzeiten lässt sich damit genauso verbessern wie die Planung von Reparaturen.

Ebenso ist eine Online-Bewegungsmessung zur dynamischen Analyse des Pressvorganges möglich. So können etwa Aussagen über Maschinensteifigkeit, über Vibrationen und Schwingungen sowie über Verkippungen von Stößel oder Presstisch gemacht werden. Hier trägt die Optimierung der Parameter von Umformmaschinen wie Pressdruck, Niederhalterkräfte und Geschwindigkeit zur Erhöhung der Werkzeugstandzeiten und zur Reduzierung von Wartungs- und Instandhaltungskosten bei.

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Für die Verantwortlichen bei OBE in Ispringen ist das Metallpulverspritzgießen bereits seit Mitte der 1990er Jahre eine Selbstverständlichkeit: Als einer der ersten Komponentenhersteller wendete OBE die MIM-Technologie an, um komplexe metallene Bauteile herzustellen, die spanend nur unter großem Aufwand oder sogar überhaupt nicht herzustellen sind. Den Anfang machen Federscharniere für Brillengestelle, die sich mit ihrem Design auszeichnen. Inzwischen setzt das Unternehmen das Verfahren unter dem Markennamen MIM Plus in einem weiten Anwendungsfeld ein.

Kostengünstiges Verfahren
OBE gilt als einer der Pioniere auf dem Gebiet des Metal Injection Molding. Deshalb lag es für die Verantwortlichen des „Institute of Materials and Processes“ der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft nahe, den unter dem Thema MIM stehenden 16. Karlsruher Technologie-Tag gemeinsam mit dem Verband Deutscher Werkzeug- und Formenbauer bei dem innovativen Unternehmen zu gestalten. Rund 70 Interessenten aus 43 Unternehmen und Institutionen waren gekommen, um sich über das Metallpulverspritzgießverfahren eingehend zu informieren.

Dieses Formgebungsverfahren vereint die Vorteile des Spritzgießens von Kunststoffen mit den Möglichkeiten der Sintertechnik in der Metallverarbeitung. Die Technologie ist prädestiniert für die kostengünstige Herstellung kleiner, komplexer Formbauteile aus Metall, sie eignet sich hervorragend zur Großserienherstellung von Präzisionsteilen in Edelstahl und Titan.

In Fachvorträgen beleuchteten hochkarätige Referenten das Thema aus wissenschaftlicher, produktionstechnischer und unternehmerischer Perspektive. Professor Rüdiger Haas, Leiter der Abteilung Fertigungstechnik und Produktion an der Hochschule Karlsruhe, gab als Moderator der Veranstaltung eine Einführung in das Thema.

Dirk Löckmann von der Hochschule Karlsruhe benchmarkte das Verfahren gegen andere Fertigungstechnologien: Anhand von Kriterien wie geometrischer und stofflicher Eigenschaften eines Werkstücks, Toleranzen oder Oberflächengüten, aber auch unter wirtschaftlichen Aspekten skizzierte er den Rahmen für den sinnvollen Einsatz des Verfahrens. Sein Fazit: MIM lohnt sich bei kleinen Teilen (bis 1 dm³)mit hoher Komplexität und hohen geforderten Oberflächengüten. Es eignet sich für die Produktion eher großer Stückzahlen.

Martin Blömacher, Business Manager Metal Injection Moulding BASF, gab einen Überblick über den MIM-Markt weltweit. Aus Sicht des Feedstock-Herstellers erhielten die Teilnehmer zudem einen profunden Einblick ins Verfahren und seine Anwendungsmöglichkeiten.

Hochpräzise in kleinster Dimension
Dirk Zimmermann, Geschäftsführer der maxon motor GmbH, zeigte eine dem MIM sehr eng verwandte Technologie: Beim Ceramic Injection Molding CIM ist im Feedstock anstelle von Metallpulver Keramikpulver eingebettet. maxon motor fertigt hochpräzise Getriebe unter anderem für die Medizintechnik, aber auch für die Luft- und Raumfahrt. Insbesondere bei Kleinstteilen wie Planetengetrieben, die etwa in Insulinpumpen zum Einsatz kommen und neben höchster Genauigkeit auch eine sehr gute Beständigkeit gegen Verschleiß erfordern, kann das Verfahren mit hoher Präzision und wirtschaftlichen Prozessen überzeugen.

Mario Lang, Key Account Manager bei OBE, zeigte die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von MIM: Die Palette reicht von Kleinstteilen für Brillenscharniere bis hin zu Designteilen, die durchaus auch das Image einer Marke transportieren – die Vielfalt, die diese Technologie in der Formgestaltung bietet, dazu die sehr sichere Prozessgestaltung und die geringe Nacharbeit erschließen dem Verfahren zahlreiche Anwendungsgebiete.

Nicht nur auf MIM beschränkt gab Hans Keller, Leiter Werkzeugbau sowie Forschung und Entwicklung bei der Aesculap AG, einen Einblick in den Einsatz neuer Technologien in der Medizintechnik. Sehr anschaulich wurde die Entwicklung, das Prototyping und die Fertigung von chirurgischen Instrumenten und Implantaten dargestellt. Vom Laser über zerspanende Verfahren bis zu Gesenken aus Keramik reicht die Bandbreite der Verfahren, die der Medizintechnik-Hersteller erprobt, weiterentwickelt und einsetzt.

Die Zukunftsaussichten von MIM wurden in einer lebhaft geführten Po-diumsdiskussion beleuchtet, die von werkzeug&formenbau-Redakteur Richard Pergler moderiert wurde. Das Verfahren, so wurde deutlich, hat noch sehr viel Potenzial – ein großes Hindernis dürfte indes der derzeit noch sehr geringe Bekanntheitsgrad sein. Ein interessanter Betriebsrundgang bei OBE – hier konnten die Teilnehmer MIM live im Einsatz erleben – rundete die Veranstaltung ab.

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Man mag es kaum glauben. Aber es gibt noch Unternehmen, die auch in der jetzigen Zeit noch Wachstum generieren und auch auf Wachstum setzen. Der belgische Lohnfertiger E.S. Healthcare ist so ein seltenes Pflänzchen. „Wir sind“, sagt Geschäftsführer Erik Schildermans, „in den vergangenen drei Jahren rasant gewachsen und werden auch nicht stehen bleiben“.

Der letzte Redaktionsbesuch in Belgien liegt inzwischen knapp drei Jahre zurück. Seinerzeit hieß das Unternehmen noch E.S. Tooling, beschäftigte 14 Mitarbeiter und bereitete sich gerade vor, in die Fertigung von Dentalimplantaten einzusteigen. Grund für den damaligen Besuch war die erstaunlich konsequente Automatisierung der Implantatfertigung. Auf zwei Mikron-Fräsmaschinen HSM 600U und HSM 400U, die über einen Workmaster-Roboter von System 3R gefüttert wurden, fertigte man seinerzeit acht Implantate pro Tag.

Verkettete Zellen
Heute beschäftigt E.S. Healthcare 45 Mitarbeiter, die inzwischen rund 80 bis 100 Implantate täglich produzieren und weltweit verschicken. Aber auch sonst hat sich seit damals Einiges geändert: Mittlerweile sorgen drei Fertigungszellen á drei Willemin-Macodel Fräsmaschinen vom Typ 408S für die reibungslose Bearbeitung der Implantate rund um die Uhr. Verkettet sind die Zellen mit einem Workmaster-Roboter von System 3R.

Und noch etwas ist anders: Wurden früher die Aufträge und der Arbeitsfluss mehr oder weniger manuell überwacht, erledigt das mittlerweile die ERP-Software „Job-Dispo“ der Fauser AG. Die Wahl fiel nicht von ungefähr auf das Produkt der Software-Spezialisten aus Gilching. Vor allem die Nähe zum Automatisierer System 3R und zum Spannmittelhersteller Spreitzer, der die Schraubstöcke für E.S. Tooling lieferte, über die „Manufacturing Alliance“-Kooperation verhalf Fauser zu einer guten Ausgangsposition.

Die sehr einfache Bedienung der Job-Dispo-Software und problemlose Integration vorhandener Daten gab dann den letzten Ausschlag. Tim Smulders, bei E.S. Healthcare für die Automatisierung verantwortlich, ist sicher, die richtige Auswahl getroffen zu haben: „Wir haben ein individuell auf uns zugeschnittenes ERP-System bekommen, auf Basis eines Standardprogramms.“ Das heißt: Alle Sonderwünsche sind ausschließlich über Plug-ins realisiert worden. Eine spezielle Programmierung war dafür nicht notwendig.

Das sagt die Redaktion

Lebenszeichen von der Allianz
Angekündigt war es schon lange, jetzt folgen auch die ersten Umsetzungen: die Manufacturing Alliance macht ernst. Was der Anwender davon hat, zeigt ein Blick auf das Unternehmen E.S. Healthcare: Schnell und unkompliziert wurde hier eine Lösung etabliert, die dem Einzelfertiger auf den Leib geschnitten ist – basierend auf einem Standardprodukt, ohne großen Programmier-Schnick-Schnack. Nur so kann der auch seine ehrgeizigen Wachstumsziele realisieren. Wer es nicht glaubt, kann sich übrigens bei E.S. Healthcare gerne selbst umtun: Die Türen der Belgier stehen für Besucher offen.
Wolfgang Pittrich

Schnelle Vorkalkulation und Zeitabschätzung für den Auftrag
Ein Beispiel dafür ist der Varianten-Generator. In diesem Software-Tool hat E.S. Healthcare für jeden bisherigen Auftrag die Durchlaufzeiten, Materialmengen und Kosten hinterlegt. Trotz Einzelanfertigung kann deshalb bei einem neuen Order schnell eine Vorkalkulation und Zeitabschätzung für den Auftrag gemacht werden. Wichtig vor allem dann, wenn es um komplizierte Teile geht, die zeitkritisch sind. „Wir wollten dieses Tool, in dem ja unser gesamtes Know-how steckt, auf jeden Fall in Job-Dispo integrieren“, verdeutlicht Jan Smulders die Dringlichkeit des Anliegens. Die Lösung von Fauser sieht nun so aus, dass über ein Plug-in ein Varianten-Generator im ERP-System integriert wurde, den der Kunden nun nach Gusto füllen kann. Aufwändiges Programmieren entfiel; ebenso bleibt den Belgiern die umständliche Pflege eines neuen Programms durch den Software-Anbieter erspart.

Eine weitere Anforderung des Lohnfertigers an Fauser lautete, eine Schnittstelle zur hauseigenen „IsuSsoft“-Software zu implementieren. Mit diesem speziellen Programm können Dentallabors oder andere Kunden ihre Gebissmodelle einscannen und CAD-Daten generieren, die an E.S. Healthcare gemailt werden. Das Problem in der Vergangenheit war, dass die Flut von E-Mails manuell gecheckt werden musste; auch die Auftragserstellung erfolgte umständlich und mühsam per Hand.

Auftragserstellung wird per Plug-in vollautomatisch abgewickelt
Dank der Anbindung an Job-Dispo – ebenfalls über ein Plug-in – geschieht dieser Vorgang nun automatisch. Parallel dazu erstellt das System eine Materialliste und gibt Vorschläge zur optimalen Maschinenbelegung. „Das ist toll“, sagt ein begeisterter Tim Smulders. „Es versetzt uns in die Lage, die Aufträge in den geforderten 48 Stunden auch wirklich durchzuschleusen.“ Angenehmer Nebeneffekt: Die Software automatisiert auch die Lieferung und Rechnungsstellung an unterschiedliche Adressen; peinliche Verwechslungen sind also ausgeschlossen.

Ermöglicht wird diese Art der Individualisierung bei Job-Dispo durch das sogenannte „Business Intelligent Modul“. Über diesen Moduldesigner können jede Art von Daten – egal ob Excel oder sonstige Office-Dokumente bis hin zu Google Maps – einfach über Plug-ins in das System implementiert werden. Für Jan Smulders eine „großartige Sache“; auch deshalb, weil Software-Updates mehr oder weniger per Knopfdruck erfolgen; zugrunde liegt ja die Standard-Software von Job-Dispo. Angetan war der Automatisierungsspezialist übrigens auch von der schnellen Implementierungszeit. Nach nur sechs Wochen und zwei Besuchen des Fauser-Teams in Belgien lief das Programm problemlos.

Problemlose Integration der Maschinen in die Automatisierung
Ohne Probleme funktioniert auch die Interaktion des „Workshopmanagers“ von System 3R und Job-Dispo – also von Organisations- und Shopfloor-Ebene. Hier greift die enge Zusammenarbeit von Fauser und System 3R via Manufacturing Alliance-Kooperation. Sie hat auch die Integration der Willemin-Macodel-Maschinen in die Automatisierungswelt von System 3R erleichtert, denn speziell für E.S. Healthcare musste man eine neue Schnittstelle schaffen.

Nach einem knappen Jahr Praxiseinsatz mit Job-Dispo ist man bei E.S. Healthcare dabei, die Datenerfassung abzuschließen. Im nächsten Jahr soll dann das System voll genutzt werden. Ziel ist, das Unternehmen noch transparenter zu machen und den Workflow noch besser zu steuern – bedarfsgerecht auf die Kundenanforderungen hin. „Wir können dann auch Informationen abrufen“, ist sich Erik Schildermans sicher, „die uns sicherer in die nahe Zukunft blicken lassen.“

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Die Medizintechnik deckt rund 15 Prozent Anteil am Bedarf von Präzisionswerkzeugen in der Zerspanung ab. Zur Branche Medizintechnik zählen dabei nicht nur Bauteile wie Knochenschrauben und Implantate, die im menschlichen Körper direkt „verbaut“ oder eingesetzt werden, sondern auch die gesamte Peripherie wie zum Beispiel der Werkzeug- und Formenbau für Spritz- und Pressteile, die in der Medizin Anwendung finden.

Fräs- und Mikrowerkzeuge werden beispielsweise bei der Fertigung von Spritzwerkzeugen für dentaltechnische Kleinteile im Werkzeug- und Formenbau benötigt. Spezielle Werkzeuge sind in der Regel nur für wenige Bearbeitungsaufgaben mit hohen Anforderungen notwendig, etwa beim Gewindewirbeln von Knochenschrauben. Hochpräzise Werkzeugträger wie zum Beispiel Gewindewirbelköpfe werden speziell für die Anforderungen an das Bauteil konzipiert, konstruiert und oft als Einzelstücke gefertigt.

Spezielle Substrate, Geometrien und Beschichtungskombinationen an der Werkzeugschneide kommen bedingt von der in der Medizintechnik verwendeten Werkstoffen zum Einsatz. Die in der Medizintechnik seit jeher üblichen engen Toleranzfelder und hohen Oberflächengüten haben sich inzwischen auch im allgemeinen Maschinenbau weitgehend etabliert und haben Maßstäbe zum Stand der Technik gesetzt.

Oft sind die Werkstoffe in derZerspanung eine Herausforderung Werkstoffe, die einem Patienten das Leben erleichtern, können die Zerspanungstechnik indes vor große Herausforderungen stellen. Bei den zu verarbeitenden Werkstückstoffen wird unterschieden zwischen Bauteilen, welche direkt im menschlichen Körper eingesetzt werden, und Bauteilen, die für medizintechnische Apparaturen gebraucht werden. In der Regel kommen Werkstoffe mit hoher Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und humaner Bioverträglichkeit zum Einsatz.

Entsprechend den Anforderungen an die Medizintechnik sind Legierungsbestandteile, welche das Zerspanen vereinfachen wie beispielsweise Schwefel und Phosphor, nicht oder nur in sprichwörtlich homöopathischer Dosierung im Werkstückstoff vorhanden. Somit ist die Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide unter anderen Bedingungen wirtschaftlich zu realisieren als bei herkömmlich üblichen Stahlsorten der spanenden Fertigung.

Darüber hinaus sind speziell für die medizinischen Anforderungen legierte Titanwerkstoffe und CoCr-Legierungen zu zerspanen. Verstärkt finden, aufgrund ihrer Dauerfestigkeit und Zähigkeit, auch Cobalt-Chrom-Werkstoffe ihren Einsatz in Gelenkimplantaten. Insbesondere für abrasiven Verschleiß sorgende Legierungsbestandteile wie Co und Ni erhöhen beim spanenden Bearbeiten jedoch unter anderem die Zerspantemperatur und verringern die Standzeit des Zerspanungswerkzeuges.

Standzeiten verzehnfacht
Insbesondere zum Fräsen von Cobalt-Chrom-Werkstoffen, beispielsweise nach ISO 5832-12, hat Horn deshalb eine Kombination aus Substrat, Geometrie und Beschichtung entwickelt, mit der eine Zerspanung erst wirtschaftlich realisierbar ist: Laut Hersteller werden bis zu 10-fach höhere Standzeiten erreicht als mit herkömmlichen Fräswerkzeugen.

Stark zunehmend, und dies nicht nur in der Medizintechnik, sind bei der Zerspanung hochkristalline Kunststoffe wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid PVDF, das unter anderem bei der Herstellung von Prothesen verwendet wird. Faserverstärkte Kunststoffe stellen völlig neue Anforderungen hinsichtlich des Verschleißverhaltens an das Werkzeug. Sie werden entsprechend der Belastungsrichtung und Belastungsart individuell laminiert. Müssen derartige Faserverbundwerkstoffe zerspant werden, ist häufig nicht abzuschätzen, wie sich das Zerspanungswerkzeug hinsichtlich Maßhaltigkeit, Oberflächengüte und Standzeit verhalten wird.

Aufgrund der sich in nahezu jedem Bauteil verändernden Anforderungen ist es nahezu unmöglich, ein vollständiges Standardwerkzeugprogramm für medizintechnische Anwendungen aufzubauen. Horn als Hersteller von innovativen Werkzeuglösungen stellt sich dieser Herausforderung und bietet anwenderspezifische Werkzeuglösungen, die ein wirtschaftliches und prozesssicheres Zerspanen erlauben.

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Früher waren bei Pfletschinger und Gauch mehrere Systeme parallel im Einsatz: „Wir hatten ein selbstgestricktes Tool zur Vorkalkulation und eine Werkzeug-Branchenlösung für die Auftragsverwaltung und Nachkalkulation“, erläutert der kaufmännische Geschäftsführer Michael Gauch. „Zur besseren Unterstützung der Arbeitsvorbereitung haben wir das vorhandene PPS-System um eine Software zur Fertigungsplanung ergänzt.“

Diese Konstellation war aufgrund der fehlenden Durchgängigkeit und redundanter Datenhaltung nicht zufriedenstellend. Insbesondere Gegenüberstellung und Auswertung von Vor- und Nachkalkulation aus den verschiedenen Systemen war sehr aufwändig. „Unser Ziel war, den Formenbau mit einem durchgängigen System aus einem Guss abzubilden“, erläutert Gauch. „Einmal eingegebene Daten sollten dabei von Vertrieb, Verwaltung und Fertigung inklusive der notwendigen Auswertungen gleichermaßen genutzt werden können.“

Mitarbeiter waren von Anfang an ins Projekt mit eingebunden

Die Verantwortlichen sichteten verschiedene Softwarelösungen. „Wir konnten uns relativ schnell mit Segoni und der damit verbundenen Fertigungsphilosophie identifizieren“, berichtet der technische Geschäftsführer Roland Pfletschinger. „Überzeugt hat uns, dass Segoni im Gegensatz zu anderen PPS-Systemen auf einem Konzept zur Fertigungsorganisation basiert.“ Wichtig war, dass die Mitarbeiter von Anfang an eingebunden waren und zu dem Projekt standen. Am Beginn stand ein eintägiger Workshop in dem die

Maschinen- und Personalstundensätze ermittelt wurden. Danach wurden zukünftige Ablaufstrukturen im Formenbau festgelegt und detailliert verschie-dene Ablaufvarianten diskutiert, um letztlich eine einheitliche Herangehensweise und Ablaufsystematik zu fixieren.

Zum Zeitpunkt der Anfrage für ein Werkzeug wird eine Grobkalkulation erstellt. Werden Anfragen zu Aufträgen, durchlaufen sie die Feinkalkulation, die auch die Arbeitsvorbereitung und die Arbeitsplanerstellung umfasst. Sobald die Konstruktion vorliegt, gliedert die Arbeitsvorbereitung das Werkzeug in seine Stücklistenpositionen auf. Pfletschinger & Gauch erstellt für jede Stücklistenposition einen bauteilspezifischen Arbeitsplan, der das einzelne Bauteil auf seiner individuellen Reise durch die Fertigung begleitet und gleichzeitig zur Identifizierung und Dokumentation dient. Für weitere Transparenz sorgt dabei eine Systematik aus Regalen und Kisten – sie sind ein genaues Abbild der Struktur im Segoni-System.

Die Grundschulung der Software beanspruchte drei Tage. Dann wurden bereits Kalkulationen, Angebote und vor allem die Arbeitspläne eines jeden Bauteils im Segoni.PPMS erstellt und in die Fertigung geleitet. „Der größte Fortschritt war, dass wir die Regalsystematik eingeführt und die Fertigung mit Arbeitsplänen organisiert haben“, erläutert Gauch. „Wir haben parallel angefangen: Auf der einen Seite die Angebotskalkulation im Vertrieb, auf der anderen Seite die Erstellung von Arbeitsplänen für die Fertigung in der AV.“

Transparente Terminplanung
Das Altsystem lief, mit entsprechendem Mehraufwand, über etwa drei Monate noch parallel und wurde dann zum Ende des Jahres abgeschaltet. Es wird also der gesamte Prozess von der Offert-Kalkulation bis zur Auslieferung des Werkzeugs in Segoni.futur abgebildet und gesteuert. „Die Auslastung der einzelnen Bereiche kann besser eingeschätzt werden, außerdem ist die Terminplanung und -kontrolle deutlich transparenter“, berichtet Pfletschinger. „Arbeitsvorbereitung und Fertigung sind übersichtlicher, verbindlicher und auch definierter geworden. Der Materialfluss in der Fertigung ist dank der Arbeitspläne und des Regalsystems deutlich verbessert worden. Dementsprechend gibt es weniger Nachfragen, Missverständnisse und die daraus resultierenden Folgeprobleme, sprich Kosten.“

Die Arbeitspläne enthalten alle zur Fertigung erforderlichen Informationen. „Wir haben uns bewusst dafür entschieden, die von der AV kalkulierten Zeiten auf den Arbeitsplänen auszuweisen“, erklärt Pfletschinger. „Das hat nichts mit einer Bevormundung der Mitarbeiter zu tun: Gemeinsames Ziel muss es sein, unsere Planungssicherheit zu verbessern. Wir wollen voneinander lernen.“

Visualisierung ist eine große Hilfe
Für die Montage der Werkzeuge ist die Schnellübersicht als große Hilfe: Hier ist dargestellt, welche Einzelteile eines Werkzeuges sich in welcher Abteilung befinden und welche Arbeitsgänge in welcher Terminschiene noch zu leisten sind. An einem Fertigungsterminal können sich auch die Werkzeugmacher über den Fortschritt der mechanischen Fertigung informieren.

Vereinfacht hat sich mit Segoni beispielsweise auch die Urlaubsübergabe zwischen den beiden Meistern. „Früher setzte man sich Tage vorher zusammen und schrieb Listen. Jetzt gehen sie anhand der Segoni-Auswertungen zwei, drei kritische Projekte durch, der Rest ist bereits dokumentiert“, erläutert Pfletschinger.

„Unsere Hauptziele sind eine verbesserte Termin- und Planungssicherheit sowie Kostentransparenz unserer Projekte“, fasst Gauch zusammen. „Auch wenn noch nicht alles rund läuft – wir befinden uns auf dem richtigen Weg.“

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Um die technischen Anforderungen der Medizintechnik wie hohe Qualität und Oberflächengüte der Produkte, kurze Bearbeitungszeiten sowie absolute Prozesssicherheit und Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten, steht neben der Produktivität der Werkzeugmaschine und ihrer Steuerung steht der gesamte Entstehungsprozess des Produkts im Fokus. Dafür ist es entscheidend, die CAD/CAM- und CNC-Systeme zunehmend miteinander zu verschmelzen.

So lassen sich Werkstücke etwa im CAD/CAM-System NX entwickeln und programmieren und stehen fortan als gemeinsame Datenbasis allen am Prozess beteiligten Bereichen zur Verfügung. Werkzeugmaschinen können mit MCIS-Software-Lösungen Zugriff auf Produktionsdaten erhalten und NC-Programme sowie Werkzeugdaten direkt austauschen. Mit dem Einsatz des virtuellen NC-Kerns (VNCK) kann der Bearbeitungsvorgang bereits in der frühen Konstruktionsphase am PC simuliert werden. Der Formenbauer kann so seine Werkzeugwege und -Funktionen unter Fertigungsbedingungen virtuell testen und optimieren, so dass er keine teueren Ausschussteile mehr produziert. Für die Rückverfolgbarkeit der so erzeugten Formen stehen mit Software-Produkten von Siemens PLM spezifische Lösungen zur Verfügung.

Ist das Programm an der Steuerung Sinumerik 840D sl fertig gestellt und zur Abarbeitung auf der Maschine bereit, soll die Steuerung in Kombination mit dem seit 2009 optional verfügbaren Technologiepaket Sinumerik MDynamics in noch kürzerer Bearbeitungszeit höchste Oberflächengüte und Präzision erzeugen können.

Exakte Konturgenauigkeit
Basis dafür ist die neue Bewegungsführung „Advanced Surface“, die unter anderem eine optimierte „Look-ahead-Funktion“ und einen neuen Kompressor beinhaltet. Dank dieser Innovationen lassen sich reproduzierbare Ergebnisse mit exakter Konturgenauigkeit und in höchster Bearbeitungsgeschwindigkeit erzielen. Eine intelligente Ruckbegrenzung schont die Mechanik der Maschine und ermöglicht trotz höchster Dynamik sanftes Beschleunigen und Abbremsen der Achsen, was letztendlich die Lebensdauer der Maschine verlängert.

Die neue Bewegungsführung umfasst noch einen weiteren wesentlichen Fortschritt – die selbsttätige Harmonisierung der Geschwindigkeitsprofile auf benachbarten Fräsbahnen. Sie wirkt sich laut Siemens äußerst positiv beim Vorwärts-/Rückwärts-Abzeilen von Konturen sowie Freiformflächen aus und soll optimale Oberflächenqualität ermöglichen.

Über Advanced Surface hinaus bietet das Technologiepaket Sinumerik MDynamics eine neue Werkzeug- und Programmverwaltung sowie verbesserte Messfunktionen im Tippbetrieb (JOG), um das Einrichten der Maschine noch einfacher zu gestalten.

Auch die HSC-Funktionen wie der High-Speed-Setting-Cycle832 und der Schwenk­zyklus Cycle800 wurden verbessert. Mit Hilfe des Cycle832 lässt sich die Bearbeitungsstrategie in kurzer Zeit anpassen, während der neue Schwenkzyklus Cycle800 ein einfaches und schnelles Handling von komplexen Werkstücken in einer Aufspannung ermöglicht.

Einfaches Datenhandling
Die Restlaufanzeige sowie die Visualisierung großer Formenbauprogramme unterstützen den Maschinenbediener schließlich während des Bearbeitungsvorgangs. Einfaches Daten- und Programm-Handling mit dem zusätzlichen CF-Card-Speicher, die Spline-Interpolation sowie die Werkstücksimulation für Mehrseitenbearbeitung runden das Technologiepaket Sinumerik MDynamics für die Fräsbearbeitung ab.

Die neue Bedienoberfläche Sinumerik Operate, die sowohl auf der Premium-CNC Sinumerik 840D sl als auch auf der Kompakt-CNC Sinumerik 828D zum Einsatz kommt, verbindet die Arbeitsschritt- und Hochsprachenprogrammierung unter einer Oberfläche. Die Bedien- und Programmieroberfläche verringert den Zeitaufwand für NC-Programmierung und Arbeitsvorbereitung. Das Einrichten und Programmieren medizinischer und dentaler Applikationen geht schnell und unkompliziert. Die Entwickler von Siemens haben die grafischen Darstellungen weiter verbessert und eine aus dem PC-Alltag bekannte Explorer-Struktur aufgebaut.

Durchgängige CAD/CAM/NC-Kette wird immer wichtiger
Die Grundstruktur für Sinumerik Operate basiert auf der Arbeitsschrittprogrammierung ShopMill/ShopTurn. Sogenannte „Animated Elements“ bieten hilfreiche Funktionen, die jeden Bearbeitungsschritt als grafisch animierte Simulation wiedergeben. Je nach Komplexität des Werkstücks und den Anforderungen in der Fertigung stehen mit der Steuerung Sinumerik passende CNC-Lösungen für die Medizintechnik und Dentalmedizin zur Verfügung.

Wo komplexe Teile gefertigt werden müssen, spielt eine durchgängige CAD/CAM/CNC-Prozesskette, wie sie Siemens aus einer Hand bietet, eine bedeutende Rolle. Eine vorgeschaltete Simulation der Bearbeitung schließt unnötige Zwischenarbeitsschritte aus und bietet so Prozesssicherheit und produktivere Abläufe.

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Die technischen Anforderungen an Kühlschmierstoffe in der Medizintechnik sind hoch – sie umfassen unter anderem lange Werkzeugstandzeiten, hohe Zerspanungsleistung und beste Oberflächengüten. Darüber hinaus sollen sie sich auch leicht und vollständig abwaschen lassen. Dazu kommt als Forderung aus dem Arbeits- und Gesundheitsschutz eine gute Hautverträglichkeit, der Umweltschutz verlangt eine schnelle biologische Abbaubarkeit. Ein geringer Verdampfungsverlust sowie ein hoher Flammpunkt sind weitere wichtige Kriterien.

Extreme Anforderungen
Häufig werden in der Medizintechnik Metalle wie Titan- und Kobaltlegierungen und rostfreie Stähle eingesetzt, da sie sich zwar einerseits mit ihrer guten Biokompatibilität und hohen Resistenz gegen Korrosion auszeichnen. Auf der anderen Seite stellen solche Werkstoffe jedoch eine extreme Herausforderung für den Zerspanungsprozess dar. Fuchs hat bereits bei der Titanzerspanung für die Aerospace-Industrie wertvolle Erfahrungen gesammelt, die jetzt auch bei Projekten in Unternehmen der Medizintechnik erfolgreich angewandt werden.

Deutlich ist in dieser Branche ein Trend zu biologisch abbaubaren Kühlschmierstoffen zu erkennen. Zugleich steht für die Anwender die Gesundheit der Mitarbeiter im Vordergrund. Syntheseester-Kühlschmierstoffe auf Basis pflanzlicher Rohstoffe sind nicht nur hautverträglich und toxikologisch unbedenklich, sondern auch sehr emissionsarm. Ein zusätzliches Plus des verdampfungsarmen Öls ist die geringere Brand- und Explosionsgefahr.

In Forschungsprojekten bei Fuchs wurden unter anderem Untersuchungen zur Hochdruckzerspanung ausgeführt. Dabei wurden Drücke bis zu 200 bar angewendet. Für wassermischbare Kühlschmierstoffe ist das eine besondere Herausforderung bezüglich der Stabilität. Eine Neuentwicklung von Fuchs, der Kühlschmierstoff EcoCool TN 2525 HP, soll aber auch diesen Anforderungen standhalten. Für den Hochdruck besonders geeignet sind nicht-wassermischbare Kühlschmierstoffe auf Basis synthetischer Ester, da sie ein ausgezeichnetes Luftabscheideverhalten besitzen. Die günstigere Wärmeabfuhr soll in vielen Anwendungsfällen eine deutliche Erhöhung der Schnittgeschwindigkeiten erlauben.

Ein spezielles Feld in der Medizintechnik ist die Bearbeitung von Keramik. In diesem Feld werden fast ausschließlich spanende Fertigungsverfahren mit unbestimmter Schneide verwendet. Fuchs setzt dabei auf Weißöle, die dermatologisch unbedenklich sind. Gleichzeitig besitzen diese Produkte eine hohe Netz- und Spülwirkung bei geringer Verdampfung.

Die Reinigung wird oft vergessen
Am Ende des Fertigungsprozesses spielt die Reinigung der Implantate und der chirurgischen Instrumente eine entscheidende Rolle. Bei der Reinigung der Implantate muss auch die Möglichkeit einer Querkontamination von Kühlschmierstoffen und etwa Hydraulikölen berücksichtigt werden. Solche Querkontaminationen lassen den Reiniger früher sättigen. Fuchs bietet mit seinem Unifluid-Konzept hier eine elegante Lösung: Diese Produkte sind laut Hersteller sowohl als Hydrauliköl als auch als Schneidöl einsetzbar, ohne Abstriche in der Leistung.

Der Einsatz von Magnesiumlegierungen als resorbierbaren Materialen befindet sich noch im Forschungsstadium. Fuchs hat mit der Entwicklung geeigneter Kühlschmierstoffe für diesen Implantatwerkstoff bereits begonnen. Bei der Zerspanung von porösen Magnesiumimplantaten steigt die Wasserstoffbildung aufgrund der größeren Oberfläche an, deshalb setzt Fuchs hier auf einen speziellen wassermischbaren Kühlschmierstoff, der die Wasserstoffbildung weitgehend inhibiert. Es können aber auch nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe auf Basis hochraffinierter Mineralöle und synthetischer Esteröle eingesetzt werden.

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