Lernen, mit Veränderungen umzugehen, ist der Motor hinter jeglicher Anpassungsleistung.

An und für sich ein gewöhnlicher Vorgang, der sich in der Natur als selektiver Schritt in der Evolutionskette täglich wiederholt. Bezogen auf den Werkzeug- und Formenbau ist der Evolutionsdruck ein Allzeit-Phänomen, das die Branche seit Jahren zu ständiger Leistungssteigerung und Kostendisziplin zwingt.

Marco Schülken, Vorsitzender des VDMA Werkzeugbau, weist auf der Jahrespressekonferenz des Fachverbands Präzisionswerkzeuge zudem auf einen weiteren Umstand hin: fehlende Fairness.

Verzögerte Werkzeugabnahmen, vorgeschobene Reklamationsgründe oder komplette Zahlungsausfälle auf der Abnehmerseite können einen Werkzeugbauer auf einen Schlag in Schieflage bringen. Um dem erhöhten Geschäftsrisiko zu begegnen, wird der VDMA im Rahmen der Fairness+-Initiative einen vereinfachten standardisierten Beauftragungs- und Abnahmeprozess für formgebende Werkzeuge vorstellen. Die Werkzeugbeschaffung soll sich damit – zum Vorteil aller Beteiligten – einfach, schnell und zielorientiert gestalten lassen.

Bleibt zu hoffen, dass rücksichtslosem Geschäftsgebaren damit Einhalt geboten werden kann, denn über einen Mangel an Herausforderungen werden Werkzeug- und Formenbauer auch in 2023 nicht klagen können.

<a href="mailto:martin.ricchiuti@hanser.de">martin.ricchiuti@hanser.de</a>

Martin Ricchiuti ist Redakteur der FORM+Werkzeug.

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EDI FW Martin Ricchiuti

Evolutionsdruck im Werkzeug- und Formenbau

Ricchiuti, Martin

Zur Kunststoffverarbeitung gehören Formen und Werkzeuge. Daher sind zahlreiche qualifizierte Werkzeugbauer auf der Kuteno 2023 vertreten – dem Branchentreffen der Kunststoffindustrie für die Nordhälfte Deutschlands. Mit über 300 Ausstellern sind die fünf Messehallen ausgebucht.

Die Messe Kuteno in Rheda-Wiedenbrück ist auch für Werkzeug- und Formenbauer ein lohnender Ort für Kommunikation und Interaktion.

Wenn über 300 Aussteller die gesamte Wertschöpfungskette der Kunststoffverarbeitung abdecken, darf der Werkzeug- und Formenbau nicht fehlen! Folgerichtig präsentieren sich auf der Kuteno – Kunststofftechnik Nord 2023 vom 9. bis 11. Mai in Rheda-Wiedenbrück zahlreiche leistungsfähige Unternehmen aus diesem Aufgabenbereich.

Noch größer als die Anzahl der ‘reinen’ Werkzeug- und Formenbauer ist die Zahl der Kunststoffverarbeiter mit eigenem Werkzeugbau, die diese Leistung auch Dritten anbieten. Der Branchenverband VDWF ist ebenfalls mit von der Partie (siehe Kurz-Interview). Abgerundet wird die Präsentation durch die zahlreichen Zulieferer für Normalien und Formaufbauten und die Spezialisten für Heißkanal- und Temperiertechnik.

Gestartet ist die Kuteno im Jahr 2018 als Fach- und Arbeitsmesse, und dieses Profil hat sich bestens bewährt. Babette Bell, Head of Cluster Kunststoffmessen bei der Easyfairs GmbH: „Die Messe ist traditionell ganz auf die Kommunikation ausgerichtet. Unser Ziel ist es, die Experten der Branche ins Gespräch zu bringen. Deshalb haben wir auch in allen Hallen Kommunikationsflächen mit einem großzügigen Catering-Angebot eingerichtet. Mit dem bewussten Verzicht auf große Einzelflächen für Aussteller begegnen sich kleine und große Marktteilnehmer auf Augenhöhe, und die Stände sind bewusst offen gehalten, um jegliche Kommunikationsbarriere zu vermeiden.“

Dass dieses Konzept Anklang findet, zeigen die fünf ausgebuchten Messehallen. Babette Bell: „Das Messekonzept ist attraktiver denn je. Über die Aussteller aus dem letzten Jahr hinaus sind 88 neue Aussteller an Bord. Auch hören wir, dass sich viele Besucher auf ein Treffen in lockerer (Arbeits-)Atmosphäre freuen.“

Für eine erfolgreiche Messe spricht auch der Standort. Horst Rudolph, Mitbegründer der Kuteno und Partner von Easyfairs: „Wir haben uns seinerzeit für Rheda-Wiedenbrück entschieden, weil im Umkreis von zwei Stunden Autofahrt zwölf Cluster der kunststoffverarbeitenden Industrie zuhause sind – 30 Prozent der deutschen Kunststoffverarbeitung.“

Ein weiterer Grund, die Kuteno zu besuchen, ist das professionell kuratierte Vortragsprogramm. Auch hier ist der Werkzeug- und Formenbau vertreten – etwa mit einem Vortrag zum Thema ‘Nachhaltiger Werkzeugbau mit Mehrkomponenten-Werkzeugen’. Weitere Vorträge zu den Topics ´Spritzgießen 2025´ und ´Nachhaltige Kunststoffverarbeitung´ decken die gesamte Wertschöpfungskette ab und sind für den Werkzeug- und Formenbauer ebenso interessant wie für Spritzgießer – zumal diese beiden Bereiche immer stärker zusammenwachsen.

<img src="tango:{E3EEF0AC-0238-4224-A149-991BE31283A5}"/>Austausch herbeigesehntAustausch herbeigesehnt

Die ausstellenden Werkzeugbauer sind gespannt auf den Branchentreff – zum Beispiel Hans-Jürgen Kröger, Geschäftsführer der Werkzeugbau Kröger GmbH in Lohne: „Als Aussteller der ersten Stunde sind wir nach wie vor begeistert von der Kuteno. Intensive Kundenkontakte auf Augenhöhe, direkter fachlicher Austausch, qualifiziertes Publikum – und das alles in schon fast familiärer Atmosphäre. Perfekt für unser 25-jähriges Firmenjubiläum!“

Die Siegfried Hofmann GmbH, Lichtenfels, verfolgt auf der Kuteno ein konkretes Ziel. Dr. Michael Schütz-Waigand, Geschäftsbereichsleiter Werkzeugbau: „Für uns als süddeutsches Unternehmen ist die Kuteno ideal, um uns persönlich mit bestehenden und potenziellen Kunden aus der Nordhälfte Deutschlands auszutauschen.“

Für die Knarr Vertriebs GmbH, Helmbrechts, hat die Kuteno von Beginn an einen festen Platz im Messekalender. Marketingleiter Thomas Wunsiedler: „Sowohl aussteller- als auch besucherseitig kommen hier wichtige Akteure unserer Branche zusammen und netzwerken in angenehm-lockerer Atmosphäre.“

Ähnlich sieht es Christopher Frenz, Geschäftsführer der Frenz GmbH, Lüdenscheid: „Seit ihrer Geburtsstunde sind wir Anhänger der Kuteno. Sie ist für Aussteller und Besucher bestens durchdacht und organisiert. Trotz des Wachstums in den letzten Jahren bleibt die Messe ein familiärer Treffpunkt für Fachgespräche. Sie ist eine Bereicherung für die Region und die damit verbundene Industrie.“

Auch die Witosa GmbH aus Frankenberg ist von Beginn an dabei, diesmal auch mit einem Vortrag beim Thementag ‘Nachhaltige Kunststoffverarbeitung’. Vertriebsleiter Stephan Ochse: „Für uns bedeutet die Kuteno: Netzwerken mit der Branche und Ausstellen für die Branche. Hier treffen sich die Technologieführer der Kunststoffverarbeitung. Wir präsentieren unsere Highlights und freuen uns auf den fachlichen Austausch.“

Über den Promotion-Code AB7hZQ9k können sich Leser der FORM+Werkzeug auf der Webseite <a href="http://www.kuteno.de" target="_blank">www.kuteno.de</a> ein Gratis-Ticket für die Kuteno 2023 in Rheda-Wiedebrück sichern (Eintritt, Parken und Catering).

Die Kuteno ist auch für den Werkzeug- und Formenbau ein ‘place to meet’ 

Die Heißkanaltechnik ist ein ‘heißes’ Thema, wenn es um Effizienz- und Qualitätssteigerung beim Spritzgießen geht – auch auf der Kuteno 2023

Name - Hauptartikel

Kuteno 2023 | Kunststoffe-Treffpunkt auch für Werkzeug- und Formenbauer

<a href="http://www.easyfairs.com" target="_blank">www.easyfairs.com</a>

Gerald Scheffels ist freier Fachjournalist in Wuppertal <a href="mailto:gs@pb-scheffels.de">gs@pb-scheffels.de</a>

VDWF

form-werkzeug.de

Der VDWF stellt traditionell auf der Kuteno aus – auch in diesem Jahr. Verbandsgeschäftsführer Ralf Dürrwächter erläutert seine Erwartungen.

Welche Trends und Entwicklungen prägen derzeit die Werkzeug- und Formenbau-Branche?

Ein großes Thema wird die Nachhaltigkeit sein. Kunden fordern nun oft Nachweise über die CO2-Bilanz der liefernden Werkzeugmacher oder den CO2-Footprint der Werkzeuge. Und die Automobilindustrie setzt verstärkt Rezyklate ein. Waren diese Materialien früher ein No-Go, wird heute sogar auf die Ästhetik von recyceltem Kunststoff gesetzt. Dieser Trend beeinflusst den Werkzeugbau. Daneben gibt es auch strukturelle Veränderungen. Werkzeugmacher übernehmen zunehmend Produktverantwortung – aus der Not heraus, denn sie sind getrieben von den Anforderungen ihrer Kunden und schwindenden Margen. Die Lösung heißt: Mit dem Produkt das Geld verdienen.

Wie kann dabei die Zusammenarbeit von Werkzeug- und Formenbauern und Kunststoffverarbeitern zukunftsfähig gestaltet werden?

Alle Beteiligten müssen mehr miteinander reden, um gemeinsam schneller bessere Lösungen zu finden. Man sollte einen Prozess nicht nur sauber planen, sondern auch die verschiedenen Akteure bereits ab der Produktentwicklung mit ins Boot holen. So kann die Digitalisierung dazu beitragen, dass eine Bemusterung ohne Überraschungen abläuft, weil Maschinen-, Material- und Werkzeugparameter bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess aufeinander abgestimmt werden. Wenn jeder den Überblick über den gesamten Datensatz hat, dann läuft ein Projekt auch reibungslos.

Welche Rolle spielt dabei die Kuteno?

Sie ist die Messe der kurzen Wege und der tiefgehenden Gespräche. Alle wesentlichen Player sind vor Ort und man kann sich in entspannter Atmosphäre austauschen. Bei der Kunststoffverarbeitung zählt die praktische Vorführung, das Begreifen von Bauteilen und das direkte Gespräch.

Worauf freuen Sie sich persönlich am meisten auf der Kuteno 2023?

Auf das Familientreffen der Branche. Vom persönlichen Austausch zehrt man stets am längsten. Und dann gibt es noch Aktionen wie ‘Wir können auch kalt’ – damit rechne ich dieses Jahr fest. Freibier und Messeabend sind ein unschlagbares Duett!

Ralf Dürrwächter, Geschäftsführer des VDWF: „Werkzeugmacher

übernehmen zunehmend Produktverantwortung“

Name - Interview kurz

Die WFT Werkzeug- und Frästechnik hat sich auf die Fertigung von Vorserien- und Serienwerkzeugen für die kunststoffverarbeitende Industrie spezialisiert. Von der optimal gewählten Automatisierung eines Hedelius-5-Achs-BAZ profitieren das Unternehmen und die Mitarbeiter.

Mithilfe einer Palettenautomation hat WFT Werkzeug- und Frästechnik die Kapazität seines 5-Achs-BAZ ‘Acura 65 EL’ von Hedelius mehr als verdoppelt.

Der Maschinenpark der WFT GmbH erstreckt sich über eine Fläche von 3000 m2. Darüber thronen zwei massive Deckenlaufkräne, beide mit 25 t Traglast – in Summe 50 t. „So viel wiegen die schwersten Werkzeuge, die wir hier produzieren“, ordnet Betriebsleiter Heiko Siebke die enormen Fertigungsdimensionen ein.

Dass die kompakte ‘Acura 65 EL’ von Hedelius bei weitem nicht die größte Anlage in den Hallen des Unternehmens ist, dürfte niemanden überraschen. Doch die Fertigungsmöglichkeiten, die die Maschine in Kombination mit der Palettenautomation ‘Indumatik Light 120’ bietet, möchte man bei WFT heute trotzdem auf keinen Fall mehr missen.

Automation: „Keine Entscheidung, die man über Nacht trifft“

Der Gedanke daran, die eigene Fertigung zu automatisieren, schürt bei vielen Anwendern zunächst einmal Skepsis. Auch bei WFT gingen der Anschaffung eingehende Überlegungen voraus: „Wir haben uns intensiv auf die Automation vorbereitet. Das ist keine Entscheidung, die man über Nacht trifft“, betont Siebke.

Umso zufriedener sind er und Stefan Lühr, der das 58-Mitarbeiter-Unternehmen in 4. Generation leitet, auch heute noch mit ihrer Entscheidung für das von Hedelius vorgelegte Automationskonzept. Durch die hohe Schnittstellenkompatibilität der Maschine konnte aus einem breiten Angebot möglicher Automationslösungen gewählt werden. „Eine solche Flexibilität ist nicht selbstverständlich“, betont Lühr. Heiko Siebke hebt die klaren Produktivitätssteigerungen hervor: „Mit der angeschlossenen Automation haben wir die Kapazität an der Maschine locker verdoppelt.“

Das Fertigungsportfolio von WFT bietet optimale Voraussetzungen für die Automatisierung, denn produziert werden neben Einzelteilen auch laufend benötigte Wiederholteile. Hierfür hat man eine hauseigene WFT-Norm entwickelt. „Wir können die entsprechenden Programme an der Maschine nachts und am Wochenende durchlaufen lassen“, erklärt Siebke. Tagsüber werden auf der Maschine Einzelteile nach Kundenauftrag gefertigt. „So können sich unsere Mitarbeiter nun noch besser den wirklich anspruchsvollen Teilen widmen – das ist eine deutliche Entlastung.“

Trotz kompakter Abmessungen verfügt das 5-Achs-BAZ über großzügige Verfahrwege von 700/650/600 mm in X/Y/Z. Der integrierte Dreh-Schwenktisch ermöglicht hochpräzises Zerspanen von allen Seiten. Die angeschlossene Automation Indumatik Light 120 bietet Platz für 24 Paletten.

Ein wichtiger Produktivitätsfaktor ist das hauptzeitparallele Rüsten: Die Ein- und Auslagerung von Werkstücken für die Nachtschicht erfolgt ohne Unterbrechung der Produktion tagsüber. Durch die Beladung von der linken Maschinenseite bleibt das BAZ stets frei zugänglich, um flexibel zwischen manuellem und automatisiertem Betrieb wechseln zu können. Auch Zerspanungsmechanikerin Belana Freitag schätzt diese Flexibilität: „Wenn kurzfristig etwas gefräst werden muss, kann man die Produktion einfach unterbrechen und später nahtlos weitermachen..“

Wer sich wie WFT die Steigerung der Effizienz auf die Fahnen geschrieben hat, muss sich natürlich im Störungsfall auch auf schnelle Hilfe verlassen können. Mit Blick auf den Hedelius-Service sieht sich Stefan Lühr immer wieder aufs Neue in seiner Investitionsentscheidung bestätigt: „Der Kundenservice ist wirklich klasse. Wenn etwas ist, sind die Monteure meist innerhalb von zwei bis drei Stunden da.“

Ähnlich positiv fällt auch das Resümee von Heiko Siebke aus. Besonders die Hedelius-Service-App überzeugt ihn auf ganzer Linie: „Man lädt einfach ein Bild von der Maschine hoch und erhält innerhalb kurzer Zeit eine Rückmeldung – besser geht es nicht“, berichtet er begeistert.

Auf der Acura 65 EL werden in der Nachtschicht und am Wochenende mannlos wiederkehrende Normteile gefräst. Im Bild zu sehen: verschachtelte Verschleißteile für Spritzgusswerkzeuge. Diese werden im weiteren Verlauf noch geschlichtet und abschließend drahterodiert

Zerspanungsmechanikerin Belana Freitag arbeitet gerne an der Acura 65 EL: „Die Maschine ist sehr bedienerfreundlich aufgebaut und ermöglicht es, auch mal ein Teil spontan dazwischenzuschieben“

Effizienzsteigerung | WFT GmbH automatisiert Hedelius-BAZ

WFT Werkzeug- und Frästechnik GmbH

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<a href="https://www.hedelius.de" target="_blank">www.hedelius.de</a>

5-Achs-Bearbeitungszentren

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Bearbeitungszentren

Formen- und Werkzeugbau

Kunststoffverarbeitungsmaschinen

Palettiersysteme

Fertigungsautomation

Anlagen / Systeme

Die E-Mobility geht mit hohen Anforderungen an den Start, auch bei Blechteilen für die Elektromotoren. Dafür müssen die Umform- und Stanzwerkzeuge noch präziser gefertigt werden. Das Hartfräsen auf Röders-BAZ beeindruckt dabei den Kunden ZF auch dank des KSS-Managements.

ZF setzt beim Hartfräsen von Umform- und Stanzwerkzeugen auf Röders-BAZ mit Luft-Kühl-Schmiertechnik.

Der weltweit tätige Konzern ZF mit rund 150 000 Mitarbeitern und einem Umsatz von circa 32 Milliarden Euro ist einer der großen internationalen Player im Bereich E-Mobilität. „Wir sind verantwortlich für die Entwicklung und Produktion von Werkzeugen, Messmitteln und Automationsvorrichtungen für die Division Electrified Powertrain Technology bei ZF“, erläutert Gerd Ringelmann, Senior Manager Electrified Powertrain Technology und Head of Production im Tech-Center Schweinfurt. Die von Gerd Ringelmann geleitete Abteilung konzentriert sich dementsprechend stark auf den Bereich mit den elektrischen Antrieben.

So werden unter anderem Werkzeuge, Produktions- und Messmittel für die Herstellung von Bauteilen für Elektromotoren produziert. Dabei setzen die Schweinfurter konsequent auf Vernetzung, Industrie 4.0 und getaktete automatisierte Fertigung. Für die dabei erzielten Fortschritte wurde das Tech-Center 2021 zum zweiten Mal in den letzten Jahren zum Gesamtsieger des Branchenwettbewerbs ‘Excellence in Production’ (EIP) gekürt. Es gilt somit als führender Werkzeug- und Formenbaubetrieb im deutschsprachigen Raum.

„Bei der Entscheidung der Jury spielte sicherlich auch unsere technologieübergreifende, vollautomatisierte Fertigungslinie für die Hartbearbeitung eine wichtige Rolle“, ergänzt Bernd Rudloff, Leiter der Zerspanung am Tech-Center in Schweinfurt. Die Linie besteht aus zwei Segmenten, eines für die Funkenerosion und ein zweites für das HSC-Hartfräsen. Die Anlagen beider Segmente sind jeweils entlang einer Linearschiene aufgereiht und werden von einem auf der Schiene laufenden Handlingsystem mit Werkstücken und Werkzeugen versorgt.

Im Fräsbereich der Linie befinden sich vier Fräsbearbeitungszentren von Röders sowie eine Koordinatenmessmaschine von Zeiss. Zwei der Röders-Anlagen sind dreiachsig und zwei weitere fünfachsig. Die Programmierung erfolgt über die CAM-Software ‘Power Mill’ von Autodesk, wobei die Programmierer auch die Maschinen bedienen.

„Auf dieser Linie bearbeiten wir zu 95 Prozent gehärtete Werkstücke mit bis zu 67 HRC“, sagt Gerd Ringelmann. Fallweise werden sogar Hartmetalle oder Keramiken zerspant. Möglich werde dies dank der enormen Steigerung der Leistungsfähigkeit der Fräswerkzeuge in den letzten Jahren, sowie der Integration eines neuen Werkzeugkühlsystems. Deshalb gehe man bei der Fertigung von den bisherigen gestuften Zerspanungsstrategien mit zwischengeschalteter Härtung direkt zu einer einstufigen Zerspanung im harten Zustand über. Neben der reduzierten Durchlaufzeit können die Werkstücke auch kostengünstiger hergestellt werden. Die höheren Zerspanungsleistungen gestatten es zudem meist, auf ein Senkerodieren zu verzichten und die gewünschten Geometrien unmittelbar durch Fräsen oder Schleifen zu erzeugen. In der vorgeschalteten Funkenerosionslinie stehe deshalb nur noch eine einzige Senkerodieranlage.

Ausgeklügelte patentierte Luft-Kühl-Schmiertechnik

„Beim Hartfräsen spielt die Versorgung des Zerspanungsbereichs mit Kühlschmierstoffen eine entscheidende Rolle“, weiß Bernd Rudloff. Für die Klärung dieser Zusammenhänge wurde deshalb viel Aufwand betrieben, unter anderem im Rahmen einer Diplomarbeit. Betrachtet wurden neben der Trockenbearbeitung, der Kühlung mit Druckluft sowie der bekannten Minimalmengenschmierung mit Zweistoffdüsen auch die von der Firma Röders befürwortete Lösung der Zufuhr eines aerosolfeinen Schmiermediums mit dem Mediumverteiler der Firma MHT.

Dieser besteht aus einer an die Geometrie des Werkzeugs angepassten doppelwandigen Hülse mit schräg nach unten angeordneten Düsen, die sämtliche Werkzeugschneiden im gesamten Prozess immer gleichmäßig mit Luft und Schmiermedium bedienen und gleichzeitig die Spanabfuhr sicherstellen. Die Hülse rotiert nicht mit dem Werkzeug, sondern wird über einen Adapter an der Z-Achse angeflanscht und mit Druckluft versorgt, die mit einem Kohlenwasserstoff-basierten Schmiermedium aerosolartig angereichert ist. Werkzeug und Hülse befinden sich zusammen im Werkzeugmagazin und werden beide automatisch gewechselt. Für die entsprechenden Versuche stellte die Firma Weschu als zuständige Röders-Vertretung eine eigens mit dem Mediumverteiler ausgerüstete Vorführmaschine für mehrere Tage zur Verfügung.

Die Bearbeitungsversuche fanden an Bauteilen aus zwei Werkstoffen (X50CRMoV8-2 mit 59+1 HRC sowie X230VCr8-5-4 Vanadis 8 mit 62+2 HRC) auf einer Röders ‘RXP 601 DSH’ statt. Bei der Bearbeitung kamen Vorschubgeschwindigkeiten bis 3000 mm/min sowie Spindeldrehzahlen bis 40 000 min-1 zum Einsatz. Bei den Schrupp-/Schlichtbearbeitungsversuchen wurden Torus-/ Kugelfräser aus VHM verwendet.

Bei der Bewertung nach einer Reihe von Kriterien wie Verschleiß und Standzeit der Werkzeuge oder Oberflächenqualität schnitt die MHT-Lösung in allen Kategorien am besten ab, teilweise mit erheblichem Abstand. Beim Schlichten wurden Standzeitsteigerungen von 50 Prozent erreicht. Beim Schruppen konnte zusätzlich zur gleichen Standzeitsteigerung auch noch die Bearbeitungszeit durch Steigerung der Zustellung halbiert werden. Bei den anderen drei Verfahrensvarianten ergaben sich bei einer Verdoppelung der Zustellung recht schnell Werkzeugausbrüche aufgrund einer Überlastung der Werkzeugschneiden.

Nach diesem überzeugenden Ergebnis wurde der Mediumverteiler als das überlegene System ausgewählt und an allen Röders-Maschinen nachgerüstet. Die Praxiserfahrung nach der Umrüstung bestätigte die Erwartungen: Bei den Werkzeugkosten konnten über alle Teile gerechnet Einsparungen von 13 Prozent sowie Steigerungen im Ausbringen von 10 Prozent erzielt werden. Hinzu kamen weitere signifikante Vorteile wie die teilweise oder vollständige Substitution von Senkerodier- durch Fräsbearbeitung, bessere Sauberkeit – ein Faktor, der gerade bei hochautomatisierten Fertigungsverfahren immer wichtiger wird –, sowie der Entfall einer Polierbehandlung aufgrund der guten Oberflächenqualität. Weitere Qualifizierungen sowie Untersuchungen mit dem Ziel ‘Hochglanzfräsen’ sind angedacht.

„Entscheidende Durchbrüche konnten wir im gesamten Tech-Center auch bezüglich unserer Fertigungsorganisation erzielen“, freut sich Gerd Ringelmann. Hervorzuheben seien insbesondere der Übergang zu einer getakteten Fließfertigung und zur papierlosen Abwicklung aller Abläufe. Ein Takt umfasst hierbei jeweils einen Tag: In dieser Zeit muss der Wagen mit den Teilen, den eine Abteilung erhält, bei ihr komplett abgearbeitet sein, um am Folgetag der nächsten vorgesehenen Station zur Verfügung stehen zu können.

Dabei berücksichtigt die Logistik-Software über die komplette Prozesskette hinweg unter anderem die Verfügbarkeiten sowohl des Materials und der Maschinen als auch die der Mitarbeiter. Alle zum Job gehörenden Dokumente werden komplett in der EDV verwaltet und stehen am jeweiligen Arbeitsplatz in ständig aktualisierter Fassung bereit. Diese Perfektion ist umso wichtiger, als die durchschnittliche Teilezahl pro Auftrag bei lediglich 1,7 liegt – es handelt sich also überwiegend um Unikate, bei denen nichts schiefgehen darf.

Langjährige Partnerschaft mit Werkzeugmaschinenbauer Röders

„Unsere Entscheidung für Röders bei der Beschaffung der Fräsen für die Hartbearbeitungslinie beruhte neben der Leistung der Anlagen auch auf unseren langjährigen guten Erfahrungen mit dem Hersteller“, erinnert sich Bernd Rudloff. Die erste Röders-Anlage wurde in Schweinfurt bereits vor über 20 Jahren installiert. Seither habe diese Technologie vor allem im Bereich der Hartbearbeitung durch die erzielbare Zerspanungsleistung und Oberflächengüte sowie die darstellbare Präzision der Teile punkten können.

Überzeugt habe auch die Beratung und Unterstützung von Röders bei der Einführung des MHT-Mediumverteilers. Einen wichtigen Beitrag zu dessen effizienter Nutzung leistete auch der persönliche Einsatz von Herbert Merz, dem Geschäftsführer von MHT. Um das volle Potenzial der Technologie ausreizen zu können, mussten nämlich auch die Strategie sowie die Parameter der Bearbeitung an die erweiterten Möglichkeiten angepasst werden.

Auch das auf zwei Industrie-PCs beruhende Steuerungskonzept der Röders-Fräsen überzeugte durch seine Bedienerfreundlichkeit und die Möglichkeit, die Steuerung durch Updates auf den neuesten Stand zu bringen. Weiterer Pluspunkt sei die Robustheit der Maschinen, die sich durch geringe Störungsanfälligkeit und lange Wartungsintervalle auszeichneten. Die älteste jetzt in die Linie integrierte Fräsmaschine, eine ‘RHP 600’, stamme aus dem Jahr 2006 und überzeuge immer noch durch ihre hervorragende Genauigkeit.

Auch bezüglich der Spindel-Einsatzdauer seien die Ergebnisse überzeugend. Ursprünglich sei man aufgrund von Erfahrungen mit anderen Fabrikaten im Hause von einer erwartbaren Einsatzzeit von 3000 Stunden ausgegangen. Aktuell verschiebe sich dieser Wert bei den Röders-Systemen eher in Richtung 10 000 Einsatzstunden.

Unabhängig von den vier Fräsbearbeitungszentren in der neuen Fräslinie sind derzeit zwei weitere Röders-Anlagen als Einzelplatzmaschinen im Einsatz. Sie werden zum Koordinatenschleifen eingesetzt und zeichnen sich neben ihrer hohen Leistung auch durch die gute Qualität der damit erzeugten Oberflächen aus.

„Zusammenfassend kann ich sagen, dass sich die Firma Röders in mehr als 20 Jahre durch gute Produkte, sachkundige Beratung und effizienten Service bewährt hat. Hinzu kommt noch die Beteiligung als kompetenter Partner bei gemeinsamen Entwicklungsprojekten“, bilanziert Gerd Ringelmann.

Für eine leistungsfähige Hartbearbeitung und möglichst lange Werkzeugstandzeiten erfolgt

bei ZF die Schmierstoffversorgung auf den Röders-BAZ mittels MHT-Mediumverteiler

In der getakteten ZF-Fertigungslinie für das Hartfräsen stehen vier Röders-Bearbeitungszentren sowie eine Koordinatenmessmaschine. Ganz hinten die Schleuse zur Funkenerosionslinie

Gerd Ringelmann (links) und Bernd Rudloff (rechts) von ZF: „Unsere Entscheidung für die Firma Röders bei der Beschaffung der Fräsen für die Hartbearbeitungslinie beruhte neben der Leistung der Anlagen auch auf unseren langjährigen guten Erfahrungen mit Röders als zuverlässigem Partner“

Im Rüstbereich der Fertigungslinie werden Werkstücke auf Paletten montiert

Hartfräsen auf Röders-BAZ löst bei ZF das Senkerodieren ab

<a href="https://www.roeders.de" target="_blank">www.roeders.de</a>

Klaus Vollrath ist Inhaber eines Redaktionsbüros im schweizerischen Aarwangen <a href="mailto:kvollrath@bluewin.ch">kvollrath@bluewin.ch</a>

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HSC-Maschinen

Beim Werkzeug- und Formenbauer Telkom-OT in Pesnica ist Erodieren ein zentrales Fertigungsverfahren. Jüngst gelang den Slowenen ein ‘Effizienz-Durchbruch‘ bei der Herstellung von Grafitelektroden − mit Fräsern von Hufschmied. Sie ermöglichen zudem bedienerloses Spanen.

Telkom-OT d.o.o. ist ein 2006 gegründeter Werkzeug- und Formenbauer in Pesnica bei Maribor. Nahe der slowenisch-österreichischen Grenze gelegen, hat er sich mit seinen 22 Mitarbeitern auf die Entwicklung, Herstellung, Vermarktung und Wartung von Druckguss-, Spritzgieß- und Beschnittwerkzeugen spezialisiert. Weil das Erodieren eine zentrale Rolle spielt, kommt es auf eine effiziente Grafitzerspanung an.

Telkom-OT ist technisch modern ausgestattet und beschäftigt qualifiziertes Fachpersonal. Der Geschäftsprozess wird durch das Informationssystem ‘Largo‘ unterstützt. Um die Auslastung der Maschinen zu verbessern, prüfte man, welche zeitaufwendigen Bearbeitungen unbeaufsichtigt über Nacht laufen können. Gerade für die Elektrodenproduktion wäre das eine interessante Option gewesen, doch es gab ein Problem. „Wenn man die Produktion über Nacht ohne Arbeiter weiterlaufen lassen will, muss das Verfahren zuverlässig und wartungsfrei sein“, erklärt Matjaz Krajnc, Produktionsleiter bei Telkom-OT. „Ein Aspekt machte uns Sorgen: Bisher hatten wir kein Fräswerkzeug mit einer ausreichend langen Lebensdauer, um es guten Gewissens die ganze Nacht allein arbeiten zu lassen.“

Grafit lässt sich nicht im eigentlichen Sinne zerspanen, weil der Werkstoff nicht plastisch verformbar ist. Die Bearbeitung erzeugt keine Späne, sondern bricht Körner aus dem Verbund. Das Ergebnis ist das ungeliebte Grafitpulver, das nicht nur einen hohen Reinigungsaufwand verursacht, sondern auch sehr abrasiv auf die Schneidkanten des Werkzeugs wirkt – kurze Standzeiten sind die Folge. Das stellt hohe Ansprüche an die Werkzeugbeschichtung. Eine weitere Herausforderung: Weil die filigranen Grafitstrukturen der Elektroden leicht brechen, muss eine materialoptimierte Geometrie des Fräsers nicht nur für einen bestmöglichen Abtrag sorgen, sondern auch Vibrationen aus dem Bearbeitungsprozess nehmen und Kräfte reduzieren.

Matjaz Krajnc und Dušan Žolgar kennen sich schon von früher. Žolgar arbeitet als technischer Berater im Vertrieb  der Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH. Die Firma aus Bobingen bei Augsburg ist auf die Entwicklung und Herstellung prozessspezifischer Werkzeuge spezialisiert, die besonders dort gute Ergebnisse erzielen, wo Werkstoffe Probleme bereiten: Glas- und Kohlefaserverbundwerkstoffe, Kunststoffe, Keramiken, gehärtete Stähle bis 72 HRC – und auch Grafit. „Beim Optimieren von Fräsprozessen müssen mehrere Faktoren aufeinander abgestimmt werden: Die Werkzeugwege müssen die Möglichkeiten der Maschine und des Werkzeugs ausreizen und dabei auf den Werkstoff und die Qualitätsanforderungen an das Werkstück abgestimmt sein“, sagt Dušan Žolgar. Diese Einstellung überzeugte Matjaz Krajnc, die Werkzeuge zu testen.

„Bei unseren Tests haben wir die Lebensdauer des Werkzeugs und die Fräsergebnisse verglichen und die Kosten des Werkzeugs, die Anzahl der notwendigen Fräser-Versionen und den Aufwand beim Programmieren bewertet“, sagt Krajnc. „Die Graftor-Strategie von Hufschmied bietet uns an allen Stellen klare Vorteile, sowohl die Kosteneffizienz als auch Prozesssicherheit betreffend. Die Fertigungstoleranzen von ±0,01 mm sind zuverlässig realisierbar.“

Mit der Graftor-Serie, erhältlich mit  0,5 bis 12 mm Durchmesser, lassen sich Grob- und Feinbearbeitung in einem Fräsvorgang kombinieren. „Die patentierte 4-Schneiden-Geometrie führt zu einer deutlichen Reduzierung der Schnittkraft durch die beiden gegenüberliegenden Schneiden, von denen jeweils eine schiebend und eine ziehend wirkt“, erklärt Žolgar. „Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Qualität der fertigen Oberfläche eines feinen Finishs mit hohen Vorschüben und Aufmaßen erreicht werden kann. Das Schlichten des Restmaterials ist über die gesamte Schneidenlänge möglich.“ Graftor toleriert Tiefenzustellungen (ap) bis 2,5 × D bei seitlichen Zustellungen bis 0,65 × D (ae) und kann damit eine deutlich größere Materialzustellung beim Schlichten kompensieren. Deshalb sind zum Herstellen der Endkontur weniger Schritte und Werkzeugabmessungen nötig. Wegen des niedrigen Schnittdrucks lassen sich filigrane Konturen herstellen, etwa konische Stifte mit 0,08 mm Durchmesser.

Die Grafitfräser sind maßgenau bis auf ±0,005 mm. Jedes Werkzeug ist mit seinem auf Umschlag gemessenen Ist-Durchmesser und Ist-Radius am Schaft beschriftet. Durch die Endmaßbeschriftung können die hohen Genauigkeitsanforderungen bei automatisierten Anlagen, die im 24/7-Betrieb produzieren, einfach befriedigt werden. Das Werkzeugsortiment zeichnet sich durch die von Hufschmied entwickelte nanokristalline Diamantbeschichtung (DIP) aus.

„Wir haben Telkom-OT beraten und Frässtrategien für bestehende Prozessparameter programmiert, sodass das Unternehmen wichtige Ergebnisse aus seinen Fräsversuchen erzielen konnte“, sagt Dušan Žolgar. Die Graftor-Werkzeuge verarbeiten Grafit jetzt 50 Prozent schneller als zuvor. Dabei sind die Einsparungen nicht nur auf längere Standzeiten zurückzuführen, sondern auch darauf, dass Schrupp- und Schlichtwerkzeuge vielseitiger einsetzbar sind. So muss nicht so oft zwischen Werkzeugtypen gewechselt werden. Wegen der Reduzierung der Werkzeuganzahl sinkt auch der Aufwand für NC-Programmierung und Voreinstellung deutlich. Matjaz Krajnc bestätigt das: „Die Werkzeuge von Hufschmied spielen bei unserer Prozessoptimierung im Bereich der Elektrodenfertigung eine entscheidende Rolle.“

Nomen est omen: Das Vertrauen von Telkom-OT in Hufschmied reicht vom Werkzeug bis zum Toolmanagement 

Erfolgreiches Duo: Matjaz Krajnc, Produktionsleiter bei Telkom-OT (links), und Dušan Žolgar, technischer Berater im Vertrieb bei Hufschmied Zerspanungssysteme 

 Skizze zum Patent: Graftor-Fräser von Hufschmied (0,5 bis 12 mm Durchmesser) vereinen Grob- und Feinbearbeitung in einem Fräsvorgang. Ihre 4-Schneiden-Geometrie reduziert die Schnittkräfte derart, dass eine hohe Oberflächengüte mit hohen Vorschüben und Aufmaßen erreichbar ist

Testobjekt: Beim Fertigen dieser Grafitelektrode stellte der Graftor-Fräser seine Leistungsfähigkeit unter Beweis 

Werkzeug- und Formenbauer Telkom-OT in Slowenien fräst Grafitelektroden prozesssicher über Nacht mit Fräsern von Hufschmied|Graftor 

<a href="https://www.telkom-ot.si" target="_blank">www.telkom-ot.si</a>

Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH

<a href="https://www.hufschmied.net" target="_blank">www.hufschmied.net</a>

Fräswerkzeuge

Präzisionswerkzeuge

Konsequent erweitert die Walter Gruppe ihr Portfolio mit Zerspanlösungen für den Werkzeug- und Formenbau. Form+Werkzeug befragte Christian Hämmerle, Component Manager ‘Mould & Die‘ beim Tübinger Präzisionswerkzeug-Spezialisten, zur Motivation für diese Engagement.

FORM+Werkzeug: Herr Hämmerle, die Walter Gruppe  ist trotz ihrer erheblichen Relevanz im Zerspanmarkt insgesamt bei den Unternehmen des Werkzeug-  und Formenbaus noch kein bekannter Name. Welche Bedeutung hatte dieses Kundensegment bisher für Sie als Präzisionswerkzeug-Hersteller?

Christian Hämmerle: Seit der Gründung von Walter im Jahr 1919 bis etwa zur Jahrtausendwende stand der Werkzeug-  und Formenbau tatsächlich nicht im Fokus des Unternehmens. Im Zerspanmarkt wurden wir stets mit hochwertigen Wendeschneidplatten-Werkzeug-Lösungen für überwiegend große Anwender im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt sowie im allgemeinen Maschinenbau in Verbindung gebracht, zunächst beim Fräsen, dann auch beim Drehen. Seit dem Jahr 2007 haben wir unseren Fokus deutlich erweitert. Durch den Zusammenschluss mit den bisher eigenständigen Unternehmen der Werkzeugbranche Günther & Co (Titex) aus Frankfurt am Main sowie den Prototyp-Werken in Zell am Harmersbach haben wir die Expertise und auch den Kundenstamm im Bereich Werkzeug- und Formenbau erworben.

F+W: Vom Produktspektrum her betrachtet – was prädestinierte die beiden neu integrierten Firmen dazu, diese Branche zu bedienen?

Hämmerle: Nun, Prototyp war bekannt für ein umfangreiches Know-how beim Fertigen hochwertiger Vollhartmetall-Werkzeuge. Und gerade diese werden im Werkzeug- und Formenbau bevorzugt oder sind sogar unverzichtbar, speziell dann, wenn komplexe Formelemente mit kleinen Abmessungen  in das Werkstück einzubringen sind. Aber auch die reiche Erfahrung von Prototyp auf dem Gebiet des Gewindebohrens und des Gewindeformens kam uns entgegen. Mit Titex wiederum konnten wir auf dem Gebiet der Vollhartmetall-Bohrer erheblich an Know-how hinzugewinnen.

Hämmerle: Ein zu erahnendes, aber nicht so leicht erreichbares: das Produktspektrum sukzessive so zu erweitern, dass man zum Komplettanbieter im Markt der Zerspanungswerkzeuge wird. Mit den beiden Akquisen hatten wir 2007 zwei große Schritte getan, um diesem Ziel deutlich näher zu kommen.

F+W: Sie haben sich dennoch bis vor Kurzem weiter auf die großen Kundenbranchen konzentriert. Wann begannen Sie, dem Werkzeug- und Formenbau deutlich mehr Aufmerksamkeit zu widmen?

Hämmerle: Es stimmt, dass unser Fokus weiterhin auf unseren traditionellen Großabnehmern lag. Doch auch dort vollziehen sich bekanntlich starke Veränderungen, sodass das Ziel, zum Komplettanbieter zu werden, unseren Kunden alles rund ums Werkzeug aus einer Hand bieten zu können und in der Konsequenz weiter zu wachsen, auch eine Verbreiterung der Kundenbasis erforderte. Deshalb haben wir 2020 unsere Zukunftsstrategie überarbeitet und werden uns nun auch sehr stark auf den Bereich Werkzeug- und Formenbau konzentrieren.

F+W: Warum wollen Sie sich in dieser Branche stärker engagieren?

Hämmerle: Weil wir erkannt haben, dass man als Werkzeughersteller bei einer Diversifizierung seines Kundenkreises am Werkzeug- und Formenbau quasi nicht vorbei kommt. Das ist ein Marktsegment, mit dem auch in wirtschaftlich schwierigen Zeiten einen relativ stabiler Umsatz generierbar ist. Das hat sich in der Corona-Pandemie einmal mehr gezeigt. Im Vergleich zu unseren Kernbranchen Automotive und Aerospace hat sich die Nachfrage aus dem Werkzeug- und Formenbau im Großen und Ganzen als robust erwiesen. Schließlich gibt es kaum ein industriell gefertigtes Produkt, an dessen Herstellung diese Branche nicht in irgendeiner Weise mitwirkt. Was solche Qualitätsmerkmale wie Präzision und Oberflächengüte betrifft, kann man sagen: Diese Branche ist das Maß aller Dinge in der Zerspanung. Der Werkzeug- und Formenbau steht am Anfang jeder Produktion. Und weil immer mehr Produkte mit immer kürzerem Lebenszyklus produziert werden, ist diese Branche für uns auch ein Wachstumsmarkt.

F+W: Was waren Ihre ersten Schritte hin zu diesem doch neuen Kundensegment?

Hämmerle: Wir haben zunächst unser Verhältnis zu diesem Markt genau betrachtet mit Pre Studies, Portfolio-Analysen und anderen professionellen Instrumenten. Das Ergebnis: Wir haben jetzt schon hervorragende Werkzeuge für den Werkzeug- und Formenbau im Portfolio, kommunizieren das aber zu wenig. Unsere Sichtbarkeit war bislang einfach unzureichend. Und wir haben erkannt, für welche Zerspanaufgaben im Werkzeug- und Formenbau Neuentwicklungen nötig sind, speziell in puncto Hart-, Mikro- und Hochglanzbearbeitung. Nicht zu unterschätzen ist auch die Art und Weise unserer Produktpräsentation.  So ist es einem Werkzeugbauer nicht zuzumuten, aus einem Werk wie unserem Gesamtkatalog mit rund 45 000 Positionen das für ihn bestgeeignete Tool herauszufinden.

Hämmerle: In unserem Sektor ‘Industry Segments’ wurde der Verantwortungsbereich Component Management für den Werkzeug- und Formenbau installiert. Dort fanden als erstes die genannten Marktanalysen statt. Was haben wir? Was brauchen wir? So hießen die zentralen Fragen. Wir entschieden, welche Werkzeuge speziell für den Werkzeug- und Formenbau zu entwickeln sind – in nächster Zeit sowie in drei oder in sechs Jahren. Um die Sichtbarkeit zu verbessern, wurde ein Kommunikations-Fahrplan aufgestellt, der unsere Fähigkeiten umfassend vermitteln soll, sei es gedruckt, in unserer elibrary, als White Paper oder als Broschüre und in Form von Kunden-Events, die wir ab 2023 regelmäßig veranstalten wollen; das erste fand erst vor Kurzem, am 28. März, in unserem Technology Center statt. Und sehr wichtig ist der mit rund 500 Seiten sehr kompakte Katalog, den wir Ende 2022 für den Werkzeug- und Formenbau erstellt haben und den wir in diesem Jahr auch auf Englisch publizieren werden; er ist das Ergebnis der intensiven Arbeit einer Expertenrunde.

F+W: Wie hat sich Ihr Portfolio verändert?

Hämmerle: Wir haben unser Standardportfolio erweitert, haben Werkzeuge mit Eckenradien und Durchmesserwerten hinzugefügt, die besonders im Werkzeug- und Formenbau üblich sind. Wir stärken den Standardbereich, um noch schneller, wenn nötig über Nacht, liefern zu können. Wir haben uns vorgenommen, die Anzahl der Werkzeuge für die Hartbearbeitung im Laufe der nächsten zwei Jahre ungefähr zu verdoppeln, einhergehend mit der Entwicklung einer völlig neuen Generation von Vollhartmetallfräsern. Und bei Gewindewerkzeugen beispielsweise wollen wir Nenndurchmesser ins Programm aufnehmen, die im Standard sonst unüblich, aber für den Werkzeug- und Formenbau relevant sind.

F+W: Welches Werkzeug steht beispielhaft dafür, dass etliche Ihrer Produkte jetzt schon für den Werkzeug- und Formenbau geeignet sind?

Hämmerle: Da möchte ich unseren Tieflochbohrer DC170 nennen, ein Standardwerkzeug mit radialen Führungsfasen.  Er schafft im Standard bis zu 30 × Dc; als Sonderwerkzeug sind auch Tieflochbohrer bis 70 × Dc möglich, abhängig vom Durchmesser. Mit seinen Fähigkeiten ersetzt er in vielen Fällen das klassische Tieflochbohren auf Sondermaschinen. Einer unserer Kunden, der in Formen für Karosserie-Seitenteile bis 2000 mm tief mit einem Durchmesser von 25 mm bohren muss, spart rund vier Stunden Fertigungszeit je Bauteil ein, indem er mit unserem DC170 auf 500  mm vorbohrt. Aber auch unser Vollhartmetall-Orbital-Gewindefräser TC685, der Gewinde in Werkstoff bis 65 HRC prozesssicher einbringt, und auch die Hochvorschubfräser der Baureihe Xtra tec XT sind Tools, die sich jetzt schon für den Werkzeug- und Formenbau anbieten und Wettbewerbsprodukten oft überlegen sind.

 F+W: Wie bewerten Sie Ihre Chancen, in diesem Marktsegment erfolgreich zu sein?

Hämmerle: Als überaus gut. Wir haben bereits funktionell geeignete Werkzeuge, um direkt zu starten. Wir besitzen zum anderen aber auch grundsätzliche Erfahrungen mit dieser Branche, denn es gibt seit der Prototyp-Übernahme ein Vertriebsnetz, dessen Beteiligte  die Werkzeug- und Formenbauer sehr gut kennen und einen engen Kontakt zu ihnen pflegen. Ein gewichtiges Argument ist  die Qualität unserer Produkte.  Wir verstehen uns als Premium-Anbieter, der zwar mittel- bis hochpreisige Werkzeuge im Programm hat, die aber auch entsprechend leistungsfähig sind. Unsere Tools eignen sich bestens dafür, Taktzeiten zu verkürzen,  und das bei hoher Prozesssicherheit. Wenn man dann noch die schnelle Lieferfähigkeit berücksichtigt, zu der wir in der Lage sind, trifft das genau den Bedarf des Werkzeug- und Formenbaus.

Hämmerle: Wir wollen wachsen und gehen davon aus, dass wir bis zum Jahr 2025 den Umsatz mit Werkzeugen für den Werkzeug- und Formenbau verglichen mit 2019 ungefähr um dreißig Prozent steigern können.

Herr Hämmerle, vielen Dank für das Gespräch.

Test für Test zum Optimum: Christian Hämmerle  hier mit einem für den Formenbau ausgelegten Xtra-tec-Hochvorschubfräser  und seinem Team steht im Technology Center von Walter eine leistungsfähige Maschinentechnik zur Verfügung

‘Benchmark‘ auf seinem Gebiet: der Tieflochbohrer DC170 für prozesssicheres Bohren bis 70 × d, auch in harten Werkstoffen. Er kann das Sonderverfahren Tieflochbohren ersetzen

Leistungsträger: Innerhalb der sich stetig erweiternden Xtra-tec-XT-Fräserfamilie von Walter gibt es etliche Varianten, deren Performance speziell im Werkzeug- und Formenbau zum Tragen kommt; hier eine Hochvorschubvariante, die man zurzeit in Tübingen optimiert

Christian Hämmerle leitet das 2021 neu geschaffene Ressort ‘Component Management Mould & Die‘, in dem  sich das verstärkte Engagement von Walter  in puncto Werkzeug- und Formenbau manifestiert

Test_walter

Die Walter AG in Tübingen will wachsen mit Präzisionswerkzeugen für den Werkzeug- und FormenbauInterview mit Component Manager Mould & Die Christian Hämmerle

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„Diese Branche ist das Maß aller Dinge in der Zerspanung“

Gewindewerkzeuge

Pfeiffer, Frank

Bohrwerkzeuge

Der additiv gefertigte Streamrunner von Hasco vergrößert die Gestaltungsspielräume beim Spritzgießen deutlich. Kombiniert mit der Scale-Microinjector-Technologie ist eine Fertigung sehr hoher Stückzahlen im Mikrospritzguss auf konventionellen Maschinen möglich.

Der Streamrunner von Hasco eignet sich auch zum Mikrospritzgießen in hoher Stückzahl auf üblichen Maschinen.

Spritzgegossene Mikroformteile  mit einer Größe von einigen Kubikmillimetern und wenigen Milligramm Schussgewicht verzeichnen gerade in der Medizintechnik, der Automobilindustrie oder der Consumer Elektronik einen ständig wachsenden Bedarf. Hier sind Stückzahlen im dreistelligen Millionenbereich keine Seltenheit mehr.

 Der Bedarf ist prinzipiell auf zwei Wegen erreichbar. So können neben einer größeren Anzahl dedizierter Mikrospritzgießmaschinen mit eher kleinen Fachzahlen relativ hohe Stückzahlen durch den Einsatz hochfachiger Werkzeuglösungen mit Standardmaschinen –  mit entsprechendem Zusatzaufwand – erzielt werden. Ersteres bietet zwar eine höhere Prozesssicherheit und eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit, ist aber  in puncto Invest- und Platzbedarf nicht nur finanziell aufwendiger. Die zweite Variante bietet also erhebliche ökonomische Vorteile, stellt aber andere, zumeist prozesstechnische Herausforderungen.

Die sehr kleinen Schmelzemengen  sind nur begrenzt ‘hochskalierbar‘

Die Fachleute des Kunststoff-Zentrums  in Leipzig (KUZ) beschäftigen sich schon seit Ende der 1990er-Jahre mit dem Mikrospritzguss [1]. Dr. Gábor Jüttner, Teamleiter in der Mikrokunststofftechnik, gibt einen Einblick in das technologische Prinzip: „Zu den ersten Projekten gehörte die Entwicklung unserer Mikrospritzgießmaschine formicaPlast mit Zweistufen-Kolbenspritzeinheit.“ Dabei wird das Granulat zunächst im Vorplastifizierzylinder aufgeschmolzen und durch  den Vorplastifizierkolben in den Einspritzzylinder gefördert. Von dort schiebt ein servoelektrisch angetriebener Mikrokolben von wenigen Millimetern Durchmesser sehr präzise eine kleine Schmelzemenge in die Kavität. Weil diese Technologie jedoch für die schonende und präzise Verarbeitung von sehr kleinen Schmelzemengen von ungefähr 4 bis 400 mm³ ausgelegt ist, stößt eine Hochskalierung schnell an ihre Grenzen.

„Als vor rund drei, vier Jahren erkennbar wurde, dass einige hunderttausend Stück Ausbringung für mehr und mehr Applikationen nicht mehr ausreichen, haben wir uns der Aufgabe der hochfachigen Präzisionsfertigung für Mikroformteile gestellt“, erklärt Steffen Jacob, Projektleiter am KUZ.

Im Rahmen des öffentlich geförderten Vorhabens ‘Scale-Mi’ [2] wurde in den letzten zwei Jahren eine Erweiterung  der zuvor genannten servoelektrischen Mikrokolbentechnik auf eine höhere Kavitätenzahl entwickelt. Bei diesem Lösungsansatz wird die Schmelze von der Plastifiziereinheit einer konventionellen Schnecken-Spritzgießmaschine in einen Heißkanal-Schmelzeverteiler gespeist und dort auf beispielsweise vier Spritzmodule aufgeteilt. An jedem dieser Module spritzt eine Mikro-Kolbenspritzeinheit aktiv in einen Werkzeugbereich mit beispielsweise je vier Kavitäten ein.

 So ist in diesem Beispiel eine 16-fach-Produktion erreichbar. Auf diese Weise werden die Vorteile der Schnecken-/Kolben-Plastifizierung zur Bereitstellung einer Schmelzemenge für höhere Stückzahlen mit den Vorteilen der Einspritzdynamik und der Präzision von kleinen Kolbenspritzeinheiten kombiniert.

Weil jedes der Spritzmodule in einem gewissen Rahmen – individuell hinsichtlich Schussvolumen, Einspritzgeschwindigkeit und anderen Parametern – geregelt oder eingestellt werden kann, sind hier auch unterschiedliche Formteile herstellbar. So ist die Realisierung von Familienwerkzeugen ohne die üblichen Nachteile möglich. Diese Kombination der speziellen Mikrokolbentechnik mit einem Heißkanalverteiler ist allerdings eine große Herausforderung für die Herstellung der schmelzeführenden Kanäle.

3D-gedruckter Heißkanal spart Platz und optimiert die Rheologie

Hier spart der additiv hergestellte Heißkanalverteiler ‘Streamrunner‘ des Herstellers Hasco nicht nur viel Platz, sondern ermöglicht es auch, aufgrund einer optimierten Schmelzekanalgeometrie die vorgehaltene Schmelzemenge möglichst klein zu halten und so die Verweilzeit der Schmelze zu minimieren.

Die additive Fertigungstechnologie (selektives Lasersintern – SLS) des Heißkanalverteilers bietet höchste Gestaltungsfreiheit und kann individuell für jede spezifische Aufgabenstellung entwickelt und auf Basis von Füllsimulationen rheologisch optimal ausgelegt werden.

„Durch die freie dreidimensionale Gestaltung der Massekanäle ist es möglich, die Schmelzeverteilung optimal auszubalancieren und scharfe Kanten sowie schlecht durchströmte Bereiche, sprich tote Ecken, komplett zu vermeiden“, sagt Tobias Kröber, Technischer Verkäufer bei Hasco hot runner. „Durch die eingesetzten flexiblen Rohrheizkörper erreichen wir auch eine optimale Temperaturverteilung, was ebenfalls zu einer materialschonenden Schmelzeführung beiträgt.“ Die durch den 3D-Sinterprozess noch recht rauen Oberflächen der Fließkanäle werden poliert, indem eine spezielle feine, aber dennoch ausreichend abrasive Poliermasse mit Druck durch die Fließkanäle geschoben wird. So sind Oberflächengüten Rz von 2 bis 3 μm erreichbar.

In einer gemeinsamen Entwicklung mit Hasco integrierten die Wissenschaftler des KUZ nun je Spritzmodul einen Mikroeinspritzkolben von nur 3 mm Durchmesser kavitätsnah in den Schmelzekanal des Streamrunners. Der modulare Aufbau des Streamrunners ermöglicht die Realisierung mehrerer solcher Spritzmodule bei gleichzeitig ausgezeichneter Synchronisation der Masseverteilung.