In einem Meisterbüro habe ich einmal ein Spruchschild hängen sehen, auf dem stand: ‘Früher war alles leichter. Ich zum Beispiel.’

Eine amüsante Relativierung der verbreiteten, rückwärtsgerichteten Meinung, dass früher alles besser oder eben leichter war.

Die Zeit ist gerade danach, diesem Glauben wieder zu verfallen, wobei man sich meines Erachtens problemlos auf Adjektive wie ‘beherrschbarer’ oder ‘überschaubarer’ einigen könnte.

Die Melange an disruptiv empfundenen Meta-Themen ist für Unternehmer und Führungskräfte aktuell fürwahr besonders herausfordernd: Dekarbonisierung, Elektromobilität, Nachhaltigkeit und deren Nachweis im Generellen, Kostenexplosion und Engpässe bei Rohstoffen sowie Energie, Inflation und überbordende Lohnforderungen, Fachkräftemangel und als Gegenpol Work-Life-Balance sowie die 4-Tage-Woche, immer wieder neue Normen und Regulierungen, Lieferkettengesetz, KI und vieles mehr. Das Ganze gepaart mit einem konjunkturellen Einbruch, denn die genannten Themen sind längst bei einer verunsicherten Bevölkerung angekommen, die inflationsbedingt ihr Kaufverhalten hinterfragt, und Konsum ist nun mal eine zentrale Triebfeder der Wirtschaft und damit auch des Werkzeug- und Formenbaus.

Gefragt sind (wie immer) diejenigen, die statt rückwärts zu blicken, mit Zuversicht nach vorne schauen und in Herausforderungen Chancen erkennen, sich im Markt zu differenzieren, denn wenn’s einfach wäre, könnte es ja jeder. Die EMO Hannover zeigt im September Technologien und Methoden dafür, wie es sie nie zuvor in dieser Fülle gab. Fazit: ‘Morgen kann vieles besser sein.’ Packen wir’s an!

<a href="mailto:helmut.damm@hanser.de">helmut.damm@hanser.de</a>

Helmut Damm ist Chefredakteur der FORM+Werkzeug

16:9

EDI FW Helmut Damm

Damm, Helmut

Innovation kennt keinen  Konjunkturzyklus

Im Vorfeld zur Leitmesse für Metallbearbeitung EMO in Hannover zeichnen sich als Schwerpunkte der Entwicklungs- und Marketingtätigkeiten die Themen Digitalisierung und Nachhaltigkeit ab. Der Erfolg bei diesen beiden Disziplinen ist für die Wertschöpfung zukunftsprägend.

Digitalisierung und Nachhaltigkeit stehen im Fokus der Industrieproduktion und damit der EMO 2023 mit dem Slogan ‘Innovate Manufacturing.’

Autoren Helmut Damm, Frank Pfeiffer und Martin Ricchiuti

Anlässlich der EMO in Hannover rückt vom 18. bis 23. September 2023 „der Beitrag der Fertigungsindustrie zur Lösung der drängenden Probleme unserer Zeit“ in den Fokus, wie VDW-Geschäftsführer Dr. Markus Heering anlässlich einer EMO-Preview-Veranstaltung postulierte. Nachhaltigkeit und Digitalisierung werden zur Neugestaltung industrieller Wertschöpfung führen und damit zum Treiber zukunftsträchtiger Geschäftsmodelle.

Nach aktueller Einschätzung geht der Veranstalter VDW von etwa 1750 Ausstellern aus 42 Ländern auf der EMO aus. Wie gewohnt bilden Werkzeugmaschinen, Präzisionswerkzeuge, Messtechnik, Automatisierung und die erforderliche Peripherie das Spektrum der zeitgemäßen Produktionstechnologie ab. „Die herausragende Breite des technischen Angebots auf der Messe zeigt, welche Herausforderungen in der Produktion bestehen“, so Heering. „Steigerung der Effizienz, mehr Flexibilität, bessere Qualität, höhere Genauigkeit, die Einbindung von Künstlicher Intelligent, die umfassende Vernetzung in der Fabrik und vieles mehr.“

Nicht zu kurz kommen weitere brennende Zukunftsthemen, allen voran die Fachkräftegewinnung, um die sich die Nachwuchsstiftung Maschinenbau verdient macht. Dafür wurden die Angebote rund um die Berufsausbildung um Weiterbildungsangebote erweitert. Einen Beitrag will die EMO auch für den Ausbau und die Pflege eines internationalen Netzwerks leisten. Neben Foren, digitalen Sessions, Chats und Video-Meetings im Vorfeld können sich Besucher im Ticketshop registrieren und dabei ihr Profil und ihre Interessen hinterlegen, Das ermöglicht beim Match eine Terminvereinbarung unter Gleichgesinnten.

Interessantes für  Werkzeug- und Formenbauer

Auf den Folgeseiten haben wir eine Auswahl angekündigter Neuheiten zusammengestellt, die, neben der Chance zur Orientierung und zum Netzwerken, einen EMO-Besuch rechtfertigen.

Spannende Aussichten: Anlässlich einer Preview-Veranstaltung im Vorfeld zur EMO gaben über 30 Aussteller bereits einen Vorgeschmack auf eine Messe voller Innovationen

Name - Hauptartikel

Digitalisierung und Nachhaltigkeit werden die EMO 2023 prägen

Deutsche Messe Messegelände 30521 Hannover Tel. +49 511 89–0 <a href="https://www.emo-hannover.de" target="_blank">www.emo-hannover.de</a>

Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW) 60528 Frankfurt am Main Tel. +49 69 756081–0 <a href="https://www.vdw.de" target="_blank">www.vdw.de</a>

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Um die Qualität und die Sicherheit ihrer Produkte zu erhöhen, setzt die Mayer Kunststofftechnik auf Düsentechnologie von FDU Hotrunner. Die Projektbeispiele zeigen, wie sich Zykluszeiten, Werkzeugbelastung und Ausschuss bei richtiger Prozessauslegung deutlich reduzieren lassen.

Revolutionäre Technologie: FDU-Breitschlitzdüse begeistert Mayer Kunststofftechnik in Laichingen.

Die Mayer GmbH Kunststoff- und Lackiertechnik, ein führendes Unternehmen in seiner Branche, hat sich einen Namen als zuverlässiger Partner für hochwertige Lösungen im Bereich der Oberflächenbehandlung und Kunststoffherstellung gemacht. Das Leistungsspektrum umfasst die Verarbeitung von verschiedenen Kunststoffen wie PVC, ABS, PC, PMMA und vielen anderen Werkstoffen sowie die umweltfreundliche und nachhaltige Lackierung von Kunststoffteilen.

Gemeinsam mit der FDU Hotrunner GmbH, dem Heißkanalspezialist aus Frankenthal, wurden einige anspruchsvolle Projekte umgesetzt.

Einsatz bei sicherheitsrelevantem Bauteil für Automobilindustrie

Beim ersten Projekt wurde ein neues sicherheitsrelevantes Bauteil für die Automobilbranche entwickelt. Das Bauteil besteht aus PP-Material und wurde mit einem 3-fach-Heißkanalsystem mit der FDU-Maxi-SLS-Düse ausgestattet. SLS steht für ‘Slot Lock System’ und soll eine Alternative zur herkömmlichen FDU (Flat Die Unit) bieten, indem sie auf dem Prinzip eines Schwertverschlusses basiert. Die geschlossene FDU-Version sorgt für eine noch höhere Prozesssicherheit und stellt eine ideale Lösung dar, wenn eine tadellose Optik am Anspritzpunkt ein maßgebliches Kriterium ist.

Diesen Effekt erreicht die Düsentechnologie in der Art und Weise der Ansteuerung der Schwertverschlussdüsen: Durch eine bestimmte Kaskadentechnik entstehen keine Bindenähte am Bauteil, was die Qualität und Sicherheit des Produkts erhöht. Zudem profitiert das Unternehmen von einem geringen spezifischen Einspritzdruck und einer sehr geringen Werkzeugbelastung. Dies führt zu einer Produktivitätssteigerung um beachtliche 17 Prozent im Vergleich zum Vorgängerwerkzeug.

„Die exakten Prozessparameter sorgen für ein reproduzierbares Spritzgießen, was es uns ermöglicht, Qualität und Effizienz zu liefern“, sagt Marcel Mayer, Geschäftsführer der Mayer GmbH Kunststoff- und Lackiertechnik.

Hohe Produktivität und  ausgezeichnete Bauteilqualität

Drei weitere Projekte in Folge wurden im Bereich der sicherheitsrelevanten Bauteile von der FDU und Mayer gemeinsam abgeschlossen. Auch diese überzeugen durch eine hohe Produktivität und eine ausgezeichnete Bauteilqualität. Wie beim Erstsystem kam die FDU-Technologie auch hier zum Einsatz.

Die FDU-Düse konnte mit deutlich verkürzten Einspritz- und Nachdruckzeiten überzeugen, was zu einer Reduzierung der gesamten Zykluszeit um 11,5 Prozent führte. „Dank der FDU-Technologie haben wir es geschafft, die Produktivität zu erhöhen und die Prozesszeiten zu reduzieren“, betont Marcel Mayer. Vladimir Mayer, ebenfalls Geschäftsführer beim Anwenderbetrieb, kommt zum gleichen Ergebnis: „Wir sind in der Lage, höhere Durchsatzraten zu erzielen und gleichzeitig die Produktqualität zu steigern. Das ist ein großer Vorteil für uns.“

Die neuen Bauteile stellen eine wichtige Ergänzung des Mayer-Produktportfolios dar und bieten den Kunden eine sichere und zuverlässige Lösung.

Herstellung von strapazierfähigen Werkzeugabdeckungen

Eine renommierte Herstellerfirma für Werkzeuge hat hohe Anforderungen an die Qualität ihrer Produkte in Bezug auf Oberflächen und Maßhaltigkeit. Auch bei der Herstellung von Werkzeugabdeckungen konnte die FDU-Maxi-SLS-Düse überzeugen. Durch eine Simulation konnte die Problematik des Verzugs exakt bestimmt werden. Es wurde festgestellt, dass das Bauteil mit nur einer FDU Maxi SLS Single Nozzle anstatt mit vier konventionellen Runddüsen angespritzt werden kann, wodurch die gesamte Bindenahtproblematik entfällt.

Die Werkzeugabdeckungen, die mittlerweile in Serie produziert werden, weisen eine außerordentliche Maßhaltigkeit auf und weichen nur minimal von den vorgegebenen Toleranzen ab. Besonders hervorzuheben ist die direkte Anbindung der Breitschlitzdüse mittig auf der Sichtseite, die höchsten Ansprüchen an die kosmetische Abrissqualität entspricht.

Die Verwendung der innovativen FDU-Maxi-SLS-Düse hat in diesem Fall somit nicht nur zu einer höheren Produktivität und einer geringeren Werkzeugbelastung beigetragen, sondern auch zu einer verbesserten Bauteilqualität.

Mayer erklärt: „Mit der FDU-Technologie haben wir eine höhere Bauteilqualität und den Verzug am Bauteil voll im Griff. Unsere Ausschussquote konnte um sechs Prozent gesenkt werden. Wir können die Schmelze präziser dosieren und somit eine höhere Qualität und mehr Effizienz erzielen. Das ist für uns und unsere Kunden von hohem Wert.“

Das Unternehmen ist von der FDU-Technik überzeugt und setzt sie bereits erfolgreich ein. Mayer sagt: „Wir haben damit unsere Produktivität verbessert, die Ausschussquote reduziert und sind in der Lage, unseren Kunden Qualität und Effizienz zu bieten. Das ist das Ergebnis unserer ständigen Bemühungen, die besten Lösungen für unsere Kunden zu finden.“

Mit Schwertverschluss:  3-fach-Heißkanalsystem für ein Automotive-Projekt

Eine Düse statt vier: FDU SLS Maxi Single Nozzle für die Produktion einer Werkzeugabdeckung

Präzise Anspritzung: FDU SLS 2-fach-Heißkanalsystem für sicherheitsrelevante Bauteile

Die Anwender: Vladimir Mayer und Marcel Mayer, Geschäftsführer

FDU- Hauptartikel

FDU Hotrunner | Breitschlitzdüse in der Anwendung 

Mayer GmbH Kunststofftechnik und Formenbau 89150 Laichingen Tel. +49 7333 95000–0 <a href="https://www.mayer-laichingen.de/" target="_blank">www.mayer-laichingen.de</a>

FDU Hotrunner GmbH 67227 Frankenthal Tel. +49 6233 5119510 <a href="https://www.fdu-hotrunner.com/" target="_blank">www.fdu-hotrunner.com</a>

Normalien und Heißkanaltechnik

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Heißkanalsysteme

Heißkanaltechnik

Messtechnik

Messung von Umgebung (Klima)

Steckverbinder für Leiterplatten gehören zu den wichtigsten Vertretern in der Verbindungstechnik. Der Spezialist für Steckverbinder Harting erzielt hohe Produktionssteigerungen mit der Heißkanaltechnik von Günther bei der Verarbeitung des thermoplastischen Kunststoffs PTB.

Ein Stecker-Klassiker aus PTB im Achtfach-Werkzeug seitlich angebunden

In der zunehmend elektronisierten und digitalisierten Welt ist der Steckverbinder die Komponente, die es ermöglicht, Systeme in der elektrischen Energieübertragung sowie der elektronischen und optischen Signalübertragung optimal zu nutzen. Energiewende, Elektromobilität und Informatisierung der Industrie (Industrie 4.0) bedeuten demzufolge ein enormes Wachstumspotenzial für die Steckverbinderhersteller. So soll in den nächsten Jahren der Markt der Steckverbinder in Europa eine Umsatzdimension von 18 Milliarden Euro überschreiten.

Weltweit führende Hersteller auf diesem Gebiet kommen aus Deutschland, wie zum Beispiel die Harting Technologiegruppe, dem Anbieter von industrieller Verbindungstechnik für die drei Lebensadern ‘Data’, ‘Signal’ und ‘Power’.

Ein bewährter und  millionenfach erprobter Klassiker

Ständig steigende Anforderungen, gerade in der Automatisierung, bedingen smarte, leistungsstarke, sichere und schnelle Übertragungslösungen. Wenn es um die Verbindung von Platinen und Backplanes geht, kommt ein bewährter und millionenfach erprobter Klassiker ins Spiel: der DIN-41612-Leiterplatten-Steckverbinder. Dass Klassiker nicht gleich alt bedeutet, zeigt das beständige Interesse an den DIN-41612-Bauform-C-Steckverbindern von Harting. Diese nach DIN IEC 60603-2 genormten Signal-Messer- und Federleisten im Rastermaß von 2,54 mm gewähren eine hohe Kontaktdichte mit bis zu 96 Kontakten in einem Stecker sowie die notwendige Robustheit.

Ein Werkstoff an seiner Verarbeitungsgrenze

Harting hat diese seit mehr als 60 Jahren bewährten Steckverbinder kontinuierlich weiterentwickelt. Die wichtigsten Kriterien für diese Steckverbinder sind erhöhte Sicherheit und Normenkonformität. Und dafür bieten Kunststoffe mit ihrer Vielseitigkeit gegenüber anderen Werkstoffen entscheidende Vorteile. Gerade mit der Fähigkeit, elektrischen Strom zu isolieren, in Kombination unter anderem mit der hohen mechanischen Belastbarkeit, Vielfalt und Langlebigkeit, sind Kunststoffmaterialien ideal für diese Anwendungen geeignet.

Mit unterschiedlichsten Kunststoffmaterialien erfüllt Harting diese vielfältigen Anforderungen an den DIN-41612-Bauform-C-Steckverbinder. So bietet Harting Steckverbinder mit Hochtemperatur-Material für Reflow-Löt-Prozesse, Steckverbinder mit einem hohen CTI-Wert für besondere Spannungsanforderungen sowie Steckverbinder für die Bahn mit erhöhten Flammschutzanforderungen nach EN 45545-2.

„Wir verarbeiten für den Klassiker Bauform C meist PBT GF30, also Polybutylenterephthalat mit 30 Prozent Glasfaser-Anteil. Das mittelviskose PBT weist eine hohe Steifigkeit und Zähigkeit sowie eine hohe Dimensionsstabilität und Chemikalienbeständigkeit auf“, erklärt Mark Gosewehr, Team Leader Injection Moulding bei Harting Electronics in Espelkamp. Er leitet die Werkzeug-Instandhaltung, wo in Absprache mit dem Werkzeugbau zusätzlich auch Optimierungen durchgeführt werden. „Wir legen sehr viele neue Werkzeuge aufgrund unserer Praxiserfahrung aus oder passen sie an. Und aufgrund dieser Praxiserfahrung sind bei uns Heißkanalsysteme und -düsen von Günther seit 20 Jahren gesetzt.“

Mark Gosewehr hat nach seiner Lehre zum Kunststoffformgeber eine Weiterbildung zum Meister für Kunststofftechnik absolviert und ist seit über 23 Jahren im Unternehmen. „In Espelkamp haben wir 32 Spritzgießmaschinen, überwiegend Maschinen von Arburg, Engel, Ferromatik und Netstal, sowie rund 420 Spritzgusswerkzeuge im Einsatz. Werkzeuge wie das für den DIN-41612-Bauform-C-Steckverbinder werden bei uns natürlich schon lange genutzt, denn das Produkt gibt es seit 1998. 2016 haben wir dann das Werkzeug neu ausgelegt und sind von einem Vierfach- auf ein Achtfach-Werkzeug gegangen, auch weil die Nachfrage nach der Bauform C enorm gestiegen ist.“

„Für eine großvolumige Produktion solcher elektronischen Komponenten ist es sinnvoll, Spritzgießwerkzeuge mit einer hohen Kavitäten-Anzahl einzusetzen. Also war es auch ratsam, für das neue Werkzeug aufgrund der Kompaktheit und Angussqualität eine seitliche Anspritzungsvariante zu wählen“, erklärt Hartmut Schmidt, Außendienstmitarbeiter bei Günther Heißkanaltechnik. „Ja, die Herausforderung lag vor allem in der seitlichen Anspritzung“, bestätigt Mark Gosewehr. „Dafür haben wir das Werkzeug höher konzipiert und die Teile anders gelegt. Breiter konnten wir das Werkzeug nicht machen, weil wir es dann nicht mehr durch die Holme bekommen hätten. Also haben wir das Innenleben gedreht und sind in die Höhe gegangen.“

„Zum Einsatz kommen jetzt die Kurzkopfdüsen der Baureihe 5SMF-K. Diese offene Systemdüse mit dem Dickschichtheizer BlueFlow ist nicht mit dem Verteiler verschraubt“, erklärt Hartmut Schmidt. „Die Gesamtlänge der Düse von 48 mm ermöglicht den Einsatz für eine seitliche Anspritzung. Der Schaft der Düse besteht aus einer Titanlegierung zur thermischen Trennung sowie einer hohe Leckagesicherheit. Bei gefüllten Materialien bieten verschleißgeschützte Wärmeleitspitzen den bestmöglichen Schutz gegen mechanische und chemische Angriffe, wie beispielsweise bei Glasfasern mit Wärmestabilisatoren. Solche offenen Systeme sind zwar Standardlösungen für vielfältige Anwendungen, werden aber von uns für jeden Kundenwunsch individuell konfiguriert und anwendungsoptimiert.“

Da Harting Steckverbinder sowohl für besondere Spannungs- als auch für erhöhte Flammschutzanforderungen nach EN 45545-2 anbietet, musste auf die Verarbeitung des Werkstoffs PBT ein besonderes Augenmerk gelegt werden.

 PBT GF30 ist ein mittelviskoses Polybutylenterephthalat mit hoher Steifigkeit und Zähigkeit sowie hoher Dimensionsstabilität und Chemikalienbeständigkeit und bietet eine Kriechstromfestigkeit (Comparative Tracking Index, CTI) von 600 V für hohe Bauteilsicherheit. Mit diesen Eigenschaften ist der Werkstoff speziell auf den Trend zur Miniaturisierung bei elektrischen und elektronischen Bauteilen für die traditionelle Automobilindustrie sowie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge abgestimmt. Zudem trägt die erhöhte Schmelzestabilität zu einer verbesserten Verarbeitbarkeit und zu geringeren Fertigungskosten bei. Und weil das Material zudem später erstarrt, unterstützt es die Fertigung von Bauteilen mit geringen Wanddicken sowie den Einsatz neuer Fertigungstechnologien.

Hartmut Schmidt merkt an: „Aufgrund der Hydrolysesensitivität ist eine sorgfältige Trocknung vor der Verarbeitung sehr wichtig. Höhere Restfeuchtegehalte führen neben Oberflächendefekten zu einem Abbau des Molekulargewichts und damit verbunden zu schlechteren mechanischen Eigenschaften.“ Mark Gosewehr dazu: „Wir verarbeiten den Werkstoff bei einer Temperatur von ungefähr 280 bis 285 °C. Teilweise mussten wir bei den älteren Düsentypen, also beim ersten Vierfach-Werkzeug, auf knapp 300 °C gehen, um eine Wärmeeinleitung bis in die Spitzen zu erreichen. Da gehen wir schon etwas über die Verarbeitungstemperatur hinaus.“

Geringer Wartungsaufwand dank hoher Standzeiten der Düsen

 „Maximal 290 °C, dann verfärbt sich PBT schon leicht, und wenn es dann länger auf Temperatur steht, wird es schwarz“, kommentiert Schmidt. „Und – das sollte man betonen – es gab noch keine Reparatur am Heißkanal. Auch nach über 900.000 Zyklen nicht.“

Mark Gosewehr vervollständigt: „Bei etwa 800.000 Zyklen haben wir werkzeugseitig die Einsätze gewechselt, weil sie verschlissen waren. Da hatten wir einen größeren Abrisspunkt. Die Düsenspitzen waren aber noch in Ordnung.“ „Das spricht doch für die Qualität der Düsen“, bekräftigt Schmidt. „Ich bin froh, dass wir damals diesen Weg gegangen sind. Es waren einige Besuche von mir notwendig, bis wir so weit waren, aber es hat sich gelohnt.“

So ist es Harting mit der Expertise und den Düsen von Günther gelungen, unter Einhaltung einer kompakten Baugröße ein ausgereiftes Werkzeugkonzept in Bezug auf Präzision, Stabilität und Kühlung bei einer seitlichen Anspritzung zu entwickeln, das in puncto Zykluszeit und Wartungsfreundlichkeit überzeugt.

Zur Zeit fährt man eine Zykluszeit von 24 Sekunden. „Aber da bremst uns die Peripherie noch etwas aus, weil wir eine Kameraprüfung haben. Wir müssen die Teile im Anschluss vereinzeln und die Messerabtrennung bremst alles etwas aus. Mit dem Heißkanal und den Düsen von Günther wäre durchaus ein schnellerer Zyklus möglich“, erklärt Gosewehr. „Wir planen mit weiteren Optimierungen eine Zykluszeit von 18 Sekunden zu erzielen.“

Lange Partnerschaft geprägt von Innovationsfähigkeit

Harting entwickelt seine Steckverbinder unablässig weiter, auch den bewährten Klassiker, den DIN-41612-Leiterplatten-Steckverbinder. Auch auf rationelle Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren, auf Anpassungen an vorhandene und zukünftige Technologien und auf ökologische und ökonomische Aspekte legt man bei Harting großen Wert, wie das Beispiel zeigt. Innovative Partner wie Günther Heißkanaltechnik haben hieran einen entscheidenden Anteil.

Klassiker: Werkzeuge wie etwa für den Steckverbinder nach DIN 41612 Bauform C, sind schon lange im Einsatz, da es das Produkt bereits seit 1998 gibt

Serienproduktion: In Espelkamp hat Harting 32 Spritzgießmaschinen, überwiegend Maschinen von Engel, Arburg, Ferromatik und Netstal, sowie rund 420 Spritzgießwerkzeuge im Einsatz

Kompakt: Kurzkopfdüsen der Baureihe 5SMF-K mit dem Dickschichtheizer BlueFlow

Up-to-date: Viele neue Werkzeuge werden von der Werkzeuginstandhaltung aufgrund ihrer praktischen Erfahrungen in Absprache mit dem Werkzeugbau angepasst

Guenther- Hauptartikel

Günther Heisskanaltechnik | Ein Klassiker im Achtfach-Werkzeug seitlich angebunden

Harting Stiftung & Co. KG 32339 Espelkamp Tel. +49 5772 47–0 <a href="https://www.harting.com" target="_blank">www.harting.com</a>

Günther Heißkanaltechnik GmbH 35066 Frankenberg Tel. +49 6451 5008–0 <a href="https://www.guenther-heisskanal.de" target="_blank">www.guenther-heisskanal.de</a>

Horst-Werner Bremmer ist Leiter Anwendungstechnische Beratung und Vertrieb bei Günther Heißkanaltechnik

Werkzeugbau

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Etagenwerkzeuge von Oerlikon HRSflow für dünnwandige Verpackungen mit neuen Xd-Düsen.

Ein kompaktes Etagenwerkzeug, das der Heißkanalspezialist Oerlikon HRSflow für das Spritzgießen dünnwandiger Verpackungen entwickelt hat, ist für hohe Fülldrücke ausgelegt und mit Düsen der neuen Xd-Serie ausgestattet.

Die innovative, zum Patent angemeldete und kurz vor der Marktverfügbarkeit stehende Lösung erlaubt kurze Einspritz- und Zykluszeiten in einem stabilen Prozess mit hoher Teilegewichtskonstanz. Montage und Wartung sind dank einer Plug-and-Play-Installation vereinfacht und äußerst effizient, wodurch lange und kostspielige Ausfallzeiten vermieden werden. Das System ermöglicht den energiesparenden Einsatz von kleineren Spritzgießmaschinen und eignet sich für eine Dicke der heißen Hälfte von bis zu 220 Millimetern und einen minimalen Abstand von 260 Millimetern zwischen den Anspritzpunkten koaxialer Düsen.

Demo-Werkzeug steht für  Testläufe im Technikum bereit

Ein mit dieser neuen Technologie ausgestattetes Demo-Werkzeug ist im Technikum von Oerlikon HRSflow für Kundenversuche verfügbar. Sechs Spritzgießmaschinen mit Schließkräften von 50 bis 1000 Tonnen bieten dort die Möglichkeit, die optimale Heißkanalkonfiguration für spezifische Anwendungen zu finden. Das neue Etagenwerkzeug eignet sich auch für die Verarbeitung von PCR-Kunststoffen und nachhaltigen Compounds, die den Anforderungen der Kreislaufwirtschaft entsprechen.

Mosaikstruktur sorgt für  höhere Stabilität des Spritzlings

Das beschriebene Werkzeug wurde für den Einsatz eines PP-Rezyklats zur Herstellung eines 6,3 g wiegenden 210-ml-Einzelportionsbechers mit einer Wanddicke von 0,3 mm konzipiert. Die patentierte Mosaikstruktur an dessen Wänden wurde von Collomb, dem französischen Spezialisten für Dünnwandverpackungen, entwickelt. Sie ergibt eine robuste Struktur trotz des reduzierten Gewichts des Teils.

Die neue Xd-Düsenserie von Oerlikon HRSflow ist dafür ausgelegt, einen stabilen Einspritzprozess und eine hohe Produktivität bei geringeren Stückkosten zu realisieren.

Zum Patent angemeldet: Das kompakte Etagenwerkzeug ist mit Düsen der Xd-Serie ausgestattet und wurde für die Herstellung dünnwandiger Verpackungen entwickelt. Montage und Wartung sind dank einer Plug-and-Play-Installation stark vereinfacht und sehr effizient 

Oerlikon-Hauptartikel

OerlikonHRS | Neues System für Etagenwerkzeuge

Die Oerlikon-Division Polymer Processing Solutions (OPP) ist ein Teil des Oerlikon-Konzerns. Oerlikon ist ein führender Anbieter umfassender Anlagenlösungen für die Kunststoffverarbeitung und hochpräziser Komponenten für die Durchflussregelung. Die Division bietet Polykondensations- und Extrusionsanlagen, Lösungen für das Spinnen von Chemiefaserfilamenten, Texturiermaschinen, BCF- und Stapelfaseranlagen sowie Systeme für die Vliesstoffproduktion. Darüber hinaus entwickelt und produziert sie fortschrittliche und innovative Heißkanalsysteme und Multikavitätenlösungen für die Spritzgießindustrie. Die Heißkanallösungen von Oerlikon kommen in verschiedenen Branchen zum Einsatz, unter anderem in der Automobilindustrie, der Logistik, der Umwelttechnik, in industriellen Anwendungen, Konsumgütern, in der Kosmetik und Körperpflege sowie in der Medizintechnik.

Oerlikon HRSflow D-A-CH 65479 Raunheim Tel. +49 6142 6033044 <a href="https://www.hrsflow.com" target="_blank">www.hrsflow.com</a>

Prozessketten-Know-how mithilfe von AR managen

Im Zuge des demografischen Wandels droht der Verlust wertvollen Anwendungswissens. Abhilfe versprechen Wissensmanagementsysteme. Moderne Technologien wie Augmented Reality vereinfachen Kontextualisierung und mitarbeitergerechte Bereitstellung von Wissen.

Augmented Reality (AR) kann im Werkzeugbau zum Erhalt und zur Kontextualisierung von Wissen beitragen. Die WBA stellt eine Methodik zur Nutzung von AR vor.

Autoren Wolfgang Boos, Gerret Lukas, Bernd Haase und Jonas Kenfenheuer

Der Trend zum Fachkräftemangel in deutschen Unternehmen ist deutlich spürbar. Der demografische Wandel führt dazu, dass vermehrt ältere, erfahrene Mitarbeitende austreten und mit ihnen individuelles Erfahrungswissen und die Möglichkeiten für ein kooperatives Lernen verloren gehen. Die Wissensübertragung von erfahrenen auf unerfahrene Mitarbeitende nimmt ab. Eine daraus resultierende notwendige Konservierung von Erfahrungswissen ist komplex, da die entsprechende Wissensaufnahme schwer möglich und ein hoher Strukturierungs- und Vernetzungsgrad notwendig ist.

Dies trifft insbesondere auf Unternehmen der Branche Werkzeugbau zu, wo wissensintensive Produkte in geringer Stückzahl zu fertigen sind. Verkürzte Produktlaufzeiten und interdisziplinäre Zusammenarbeit tragen ebenfalls dazu bei, dass die Ressource Wissen und im Speziellen das Erfahrungswissen stetig an Bedeutung für den Produktionsstandort Deutschland gewinnen.

Eine Lösung gegen den drohenden Wissensverlust bilden Wissensmanagementsysteme. Diese unterstützen dabei, das Wissen der Mitarbeitenden zu sammeln, zu strukturieren und wieder bereitzustellen. Hierbei bieten neue digitale Technologien und Systeme die Möglichkeit für eine vereinfachte Kontextualisierung und mitarbeitergerechte Aufnahme sowie Bereitstellung von Wissen.

Ein Beispiel für eine neue Technologie ist Augmented Reality (AR). AR bietet die Möglichkeit, Informationen und Erfahrungen visuell-orientiert und auditiv-unterstützt aufzunehmen, entsprechend zu dokumentieren und abzuspeichern. Den Mitarbeitenden kann damit in der Prozesskette situationsbezogen Wissen zur Verfügung gestellt werden. Die Anwendung von AR beschränkt sich in Werkzeugbaubetrieben bisher ausschließlich auf spezifische Einsatzgebiete und Anwendungsfälle. Potenziale für den Einsatz finden sich hingegen entlang der gesamten Prozesskette (Bild 1).

Besonderes Augenmerk für die Nutzung von AR im Wissensmanagement ist auf die Prozessschritte Fertigung, Montage und Try-out zu legen, da aufgrund der Vielzahl verschiedene Arbeitsinhalte und der daraus resultierenden Prozesskomplexität vielfältiges Erfahrungswissen benötigt wird. Zusätzlich bieten AR-Technologien die Möglichkeit, während der Ausführung von Arbeiten, ohne diese zu unterbrechen, auf Wissensinhalte zurückzugreifen, etwa mithilfe einer AR-Brille.

Die in den beschriebenen Prozessschritten vorhandene Komplexität und der hohe Individualcharakter der Produkte bringen jedoch gleichzeitig auch Probleme für den Einsatz von AR. Dies resultiert insbesondere aus dem Anstieg der Komplexität bei der kontextspezifischen Speicherung von Wissen bei steigender Produkt- und Prozesskomplexität. Die Aufnahme von Wissen gestaltet sich aufwendig, weshalb für eine wirtschaftlich sinnvolle Anwendung von AR zunächst Anwendungsfälle zu identifizieren sind. Diese müssen einen entsprechenden Mehrwert für den Prozess aufweisen. Eine strukturierte Identifikation und Bewertung der Anwendungsfälle wird im Folgenden methodisch beschrieben (Bild 2).

Im ersten Schritt der Methodik werden Anwendungsfälle im Unternehmen identifiziert, wofür zunächst eine Definition der Wissensziele und Projektrahmendaten durchgeführt wird, um das Projekt zeitlich und finanziell abzugrenzen. Anschließend werden die Schwachstellen des Unternehmens analysiert, welche das Verbesserungspotenzial durch den Einsatz von AR aufzeigen. Hierbei werden sowohl Werkstattmitarbeitende mit ihrem Wissen und Verständnis über Bereiche und Prozesse einbezogen als auch Mitarbeitende des Managements, die ein übergeordnetes Verständnis des Unternehmens einbringen. Auf Basis dieser gefundenen Projektpotenziale werden die einzelnen Anwendungsfälle erarbeitet und in einheitlichen Steckbriefen dargestellt. Der im ersten Schritt definierte Projektrahmen dient anschließend zur groben Vorauswahl der gewinnbringenden Anwendungsfälle, indem unter anderem das Einsparpotenzial und der relative Nutzen für das Unternehmen ermittelt wird.

Der zweite Schritt der Methodik ist das Prüfen der Umsetzbarkeit. Hierbei werden die einzelnen Steckbriefe der Anwendungsfälle betrachtet und jeweils Anforderungen für Umsetzung erarbeitet. Diese werden dann auf ihre technische Machbarkeit hin untersucht, um die Auswahl der Anwendungsfälle weiter einzuschränken.

Für die wirtschaftliche Bewertung der Anwendungsfälle werden anschließend eine relative und eine absolute Aufwand-Nutzen-Bewertung durchgeführt. Die Ergebnisse dieser technischen und wirtschaftlichen Machbarkeitsanalysen werden im letzten Schritt für eine Priorisierung der Anwendungsfälle und zum Ableiten einer empfohlenen Umsetzungsreihenfolge grafisch dargestellt. Die ausgewählten Steckbriefe der Anwendungsfälle können anschließend in ein modulares, auf einer AR-Umgebung basierendes Wissensmanagementsystem zugeführt werden. Dieses System ermöglicht eine flexible Wissensaufnahme und -vermittlung und dient damit als virtueller Wissensspeicher.

Modulare, AR-basierte Wissensmanagementsystem bieten entsprechend die Möglichkeit anwendungsfallspezifisch in Werkzeugbaubetrieben den drohenden Wissensverlust entgegenzuwirken und Mitarbeitende in den Prozessen zu unterstützen. Ein Beispiel für ein solches System wird aktuell in dem Forschungsvorhaben ‘ARLearn’ des Werkzeugmaschinenlabors WZL der RWTH Aachen mit mehreren Forschungspartnern entwickelt. Dies ist nur eines der Themen im Kontext des Wissensmanagements und der zukunftsorientierten Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit von Werkzeugbaubetrieben am Standort Deutschland, mit denen sich die WBA befasst.

Bild 1: Modulare AR-Umgebung zur flexiblen Wissensaufnahme & -vermittlung

Bild 2: Methodik zur Identifikation und Bewertung von Anwendungsfällen für den Einsatz von AR-Technologie

QR-Codes: Der linke QR-Code führt zur Webseite des Forschungsprojekts ‘ARLearn’, der rechte direkt zur Webseite der WBA Aachen

WBA Aachen | ARLearn | Nutzung eines modularen AR-Wissensmanagementsystems

WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH 52074 Aachen, Tel. +49 241 99016302 <a href="https://www.werkzeugbau-akademie.de" target="_blank">www.werkzeugbau-akademie.de</a>

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Boos, MBA ist Geschäftsführer der WBA und des (FIR) e. V. an der RWTH Aachen <a href="mailto:w.boos@werkzeugbau-akademie.de">w.boos@werkzeugbau-akademie.de</a>

Gerret Lukas, M.Sc. ist Leiter Industrieberatung der WBA

Bernd Haase, M.Sc. ist Gruppenleiter am Lehrstuhl für Produktionssystematik der RWTH Aachen

Jonas Kenfenheuer, M.Sc ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Produktionssystematik der RWTH Aachen

Augmented Reality für die spanende Fertigung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Werkzeug- und Formenbau

Um wettbewerbsfähig zu bleiben, ist für Krämer+Grebe eine effiziente Produktion mit hoher Prozesssicherheit entscheidend. Werkzeuglieferanten werden auch an deren Anwendungstechnik gemessen. Mapal hat hier mit Reibahlen und Hochvorschubfräsern Vertrauen gewonnen.

Krämer+Grebe nutzt erfolgreich Reibahlen und Hochvorschubfräser von Mapal.

Im Laufe seiner mehr als 100-jährigen Firmengeschichte hat sich das Unternehmen Krämer+Grebe mehrfach neu erfunden. Gegründet wurde es zu Beginn des 20. Jahrhunderts zusammen mit einer Reihe anderer Spezialunternehmen im Umfeld bedeutender Eisenhütten im oberen Lahntal. In den Anfangsjahren stand der klassische Modellbau im Mittelpunkt.  Im Laufe der Zeit spielte dann der Maschinenbau eine immer größere Rolle. Das Unternehmen stellte Gießereimaschinen her und war mit der Produktion von Fleischereimaschinen erfolgreich.

In den 1980er-Jahren verkaufte Krämer+Grebe den Maschinenbau und konzentrierte sich wieder ganz auf seine Kernkompetenz, den Modellbau. Daraus entstand schließlich der heutige Werkzeug- und Formenbau, der ausschließlich für den Automotive-Bereich tätig ist. Kunden sind große Automobilhersteller, Zulieferer und Gießereien. Um auch deren internationale Standorte bedienen zu können, ging Krämer+Grebe den Weg der Globalisierung konsequent mit und ist deshalb auch im Ausland präsent.

Entwicklung vom Handwerk  zur industriellen Fertigung

Nachdem Katrin Grebe, Urenkelin eines der Firmengründer, im Jahr 2000 die Geschäftsführung des Familienunternehmens übernommen hatte, beschleunigten sich die Veränderungen weiter – getrieben durch neue technische Entwicklungen und Anforderungen der Märkte. Man vollzog den Wandel vom handwerklichen Betrieb hin zum Industrieunternehmen. Heute ist der Maschinenpark auf dem neuesten Stand. Die insgesamt 16 Bearbeitungszentren stammen vorwiegend von DMG Mori und Hermle. Hinzu kommen ein Tiefbohrwerk, zwei Drehmaschinen, drei Erodiermaschinen und der 3D-Druck. Den Fertigungsmitarbeitern steht eine Produktionsfläche von 11.000 m2 zur Verfügung.

Krämer+Grebe ist spezialisiert auf die Lösungsfindung für komplexe Geometrien und hohe Anforderungen an die Gussteileigenschaften. Zum Produktspektrum gehören Modelle rund um den Motor und den Antriebsstrang von Fahrzeugen. In Wallau entstehen Kernkästen, Handlinggeräte, Lehren und Niederdruckkokillen. Für spezielle Gussteile im Leichtbau werden seit einigen Jahren auch Druckgusskokillen gefertigt.

 Die Transition hin zur Elektromobilität ist in vollem Gange. Krämer+Grebe macht damit bereits 20 Prozent seines Umsatzes; Tendenz steigend. Auch bei den Elektrofahrzeugen geht es um Bauteile für den Antriebsstrang, zum Beispiel das Statorgehäuse für den Elektromotor. Um hier wirtschaftlich zu bleiben, wurden etliche Prozesse in der Fertigung neu gestaltet und auf das Konzept ‘Industrie 4.0’ ausgerichtet.

 Die Abläufe sind durchgehend digitalisiert. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die eigene Entwicklungsabteilung, die Bauteile gemeinsam mit den Herstellern erarbeitet. Krämer+Grebe setzt den Fokus verstärkt auf den Bereich Dienstleistung und will nicht nur Werkzeuge bauen, sondern dem Kunden einen Mehrwert bieten, beispielsweise in Form von Simulationen vom Werkzeug über den Verschleiß und die Stückzahlen bis hin zur Kühlung. „Wir haben uns auch in den Bereichen Service und Wartung breiter aufgestellt und können dem Kunden inzwischen mit unseren Teams fast rund um die Uhr zur Verfügung stehen“, versichert Sebastian Schneider, Leiter Auftragszentrum und Produktion.

Der Aalener Präzisionswerkzeug-Spezialist Mapal ist bei den Formenbauern in Wallau erst in relativ geringem Umfang vertreten, konnte aber schon für reibungslosere Prozesse sorgen, wie die Fertigung bestätigt. Die Zusammenarbeit der beiden Unternehmen besteht seit fünf Jahren und begann mit Reibahlen des Mapal-Kompetenzzentrums ‘Mehrschneidenreibahlen’.

 Für die bis zu 600 mm langen Werkzeuge hatte Krämer+Grebe nur diesen einen Hersteller gefunden, der diese in der verlangten hohen Qualität herstellen und in der gewünschten Zeit liefern konnte. Die Bohrungen in H7-Qualität werden zum Einbringen von Heizpatronen in Niederdruckkokillen benötigt. Einen bleibenden Eindruck haben die Anwendungstechniker des Werkzeugherstellers hinterlassen. Sie haben vor Ort eine Anwenderschulung gemacht und unterstützten das Einfahren des Prozesses an der Werkzeugmaschine derart, dass dieser binnen kurzer Zeit sehr stabil von beiden Seiten lief.

Im Zuge von Prozessoptimierungen hat Krämer+Grebe sich von einem Teil seiner ehemals sehr vielen Werkzeuglieferanten getrennt. Die Auswahlkriterien erläutert Dominik Gessner, Prozessoptimierer Mechanische Fertigung: „Heute ist nicht mehr der Werkzeugpreis der entscheidende Punkt, sondern eine vernünftige partnerschaftliche Zusammenarbeit und in erster Linie die Anwendungstechnik. Das ist für uns das A und O und letztendlich auch ein Ausschlusskriterium für einen Lieferanten. Ich will nicht nur ein Werkzeug, sondern auch einen Mehrwert, den ich in meinen Prozessen direkt umlegen kann.“

Nach den guten Erfahrungen mit den Reibahlen kam Mapal auch in die engere Wahl, als es darum ging, die Prozesse mit Hochvorschubfräsern zu verbessern. Gefragt waren Werkzeuge, die lange Standzeiten und ein großes Spanvolumen beim Schruppen erreichen und so die Produktionszeit verkürzen. Um eine Mehrmaschinenbedienung abzudecken, mussten die Fräser zudem absolut prozesssicher sein. „Bei uns ist normalerweise ein Mitarbeiter für zwei Maschinen zuständig, im besten Fall sogar für drei“, erläutert Sebastian Schneider. Infolge  der Optimierungen war die Belegschaft binnen fünf Jahren von 200 auf 130 Mitarbeiter reduziert worden.

Der beste Fräser in puncto Zeitspanvolumen und Standzeit

Das Hochvorschubfräsen setzt Krämer+Grebe zum Vorschruppen ein, bevor die Bauteile zur Wärmebehandlung gehen. Bei der Suche nach dem besten Werkzeug für ihre Zwecke gingen die Fertiger in Wallau systematisch vor und unterzogen alle Hochvorschubfräser der infrage kommenden Anbieter praxisnahen Tests. Mapal ging dabei mit dem Wendeschneidplattenfräser NeoMill-4-HiFeed-90 ins Rennen, ein Standardwerkzeug, das der Aalener Hersteller im Durchmesserbereich von 16 bis 200 mm anbietet. Für den Versuch wählte Krämer+ Grebe die Version als Aufsteckfräser mit sechs Wendeschneidplatten.

Das Ergebnis der Gegenüberstellung fiel eindeutig aus: Der NeoMill-Fräser erreichte das höchste Zeitspanvolumen und kam auf die längste Standzeit. Die Fertiger stellten am Ende einen homogenen Verschleiß an der Werkzeugschneide ohne Ausbrüche fest. „Wir haben die Erfahrung gemacht, dass man mit Mapal problemlos anderthalb Stunden mannlos bearbeiten kann. Das bringt uns den großen Vorteil, dass der Mitarbeiter unterdessen an einer anderen Maschine einsetzbar ist“, resümiert Schneider. Damit hatten die Fertiger den gesuchten Hochvorschubfräser gefunden.

Großes Verständnis für die von Krämer+Grebe eingeschlagene Strategie zeigt Uwe Rein, Business Development Manager Die & Mould bei Mapal: „Der heutige Werkzeug- und Formenbauer hat nicht so viele Eingriffsmöglichkeiten, um seine Durchlaufzeit zu reduzieren. Doch entscheidet sich genau hier, ob ein Unternehmen Geld verdient oder nicht. Dazwischen liegt nur ein schmaler Grat. Daher muss jede sich bietende Chance genutzt werden, um die Produktivität zu erhöhen.“ „Gerade bei der Einzelteilfertigung ist es wichtig, direkt die richtige Strategie mit den richtigen Parametern und dem richtigen Werkzeug einzusetzen“, ergänzt Sebastian Schneider.

 Entscheidend dafür seien entsprechende Erfahrungen. „Wir konzentrieren uns mittlerweile auf Partner, die auch eine gute Anwendungstechnik und CAM-Unterstützung bieten“, sagt Schneider. „Das ist auch weiter das Ziel und soll vorangebracht werden. Wir wollen mit möglichst wenigen festen Partnern zusammenzuarbeiten. Zu diesen Partnern soll auch Mapal gehören.“

Mapals Werkzeug-Kompetenz  beginnt nun schon im Formenbau

Für den Werkzeughersteller aus Aalen ist der Werkzeug- und Formenbau ein noch relativ junges Segment. Zuvor hatte man sich auf die möglichst präzise und effiziente Zerspanung fertig gegossener Bauteile beschränkt. Jetzt greift Mapal schon früher in die Prozesse ein und sorgt zusammen mit dem Formenbauer dafür, dass bereits die Form optimal hergestellt werden kann. „Es ist hochinteressant, hier von vornherein mit an Bord zu sein“, versichert Uwe Rein. Viel hinzugelernt und sich weiterentwickelt haben bereits beide Fertigungspartner, unter anderem bei der gemeinsamen Auslegung neuer Bauteile.

Mit Siegern spanen: Zum Hochvorschubfräsen setzt Krämer+Grebe  auf den NeoMill-4-HiFeed-90 von Mapal. Das Werkzeug übertraf bei Tests in puncto Performance und Prozesssicherheit sämtliche Mitbewerber 

Automotive im Fokus: Auf rund 11 000 m2 Fläche fertigt Krämer+Grebe in Biedenkopf-Wallau vorrangig Modelle und Kokillen für Bauteile im Fahrzeug-Antriebsstrang 

Vollauf überzeugend: Mit einer solchen 600 mm langen Reibahle zum Fertigen von Niederdruckkokillen begann die Zusammenarbeit zwischen Krämer+Grebe und Mapal

Nimmt was weg: Für das Schruppen von Kokillen nutzt Krämer+Grebe den sechsschneidigen NeoMill-4-HiFeed-90  in der Variante als Aufsteckfräser

Bringen den Werkzeug- und Formenbau in Wallau voran: Sebastian Schneider, Leiter Auftragszentrum und Produktion bei Krämer+Grebe (links), Dominik Gessner, dort Prozessoptimierer Mechanische Fertigung (Mitte), und Uwe Rein, Business Development Manager Die & Mould bei Mapal

Krämer+Grebe nutzt erfolgreich Reibahlen und Hochvorschubfräser von Mapal

Krämer+Grebe GmbH & Co. KG 35261 Biedenkopf-Wallau Tel. +49 6461 80080 <a href="https://www.kraemer-grebe.de" target="_blank">www.kraemer-grebe.de</a>

Mapal Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG 73431 Aalen Tel. +49 7361 585–0 <a href="https://www.mapal.com" target="_blank">www.mapal.com</a>

Fräswerkzeuge

Präzisionswerkzeuge

Reibwerkzeuge

In einer Workshop-Reihe zeigt Moldino, wie sich auf Basis einer Kundenanalyse bislang separate Fertigungsschritte auf einer einzigen Maschine fusionieren lassen. Im Auftakt-Event bei Röders in Soltau lieferte ein Benchmarking mit von Kunden gefertigten Formeinsätzen den Beweis.

Moldino schafft die Fusion diverser Fertigungsschritte auf einer Maschine.

Wie viele und vor allem welche Bearbeitungsschritte sind notwendig, bis ein bestimmtes Werkzeug montiert und abgemustert werden kann? Auch wenn es sich um ein und dieselbe Konstruktion handeln würde, wird wohl jeder Werkzeugbau diese Frage anders beantworten. Prozessoptimierer und Anwendungstechniker Mark Rotzoll vom japanischen Präzisionswerkzeughersteller Moldino Tool Engineering kennt die Nöte und Herausforderungen des internen wie auch des selbstständigen Werkzeugbaus sehr genau. Als Beispiel nennt er die Herstellung eines Formeinsatzes, wie er typischerweise  in der Elektroindustrie und Branchen mit ähnlichen Anforderungen anzutreffen ist. „Der Fertigungsablauf kann hier nach üblicher Vorgehensweise bis zu zehn einzelne Prozessschritte umfassen.“

Es beginnt mit dem Weichschruppen des spannungsarm geglühten Rohteils und dem anschließenden Härten. Es folgen Schleifen, Hartschruppen des Restmaterials sowie Vorschlichten und Feinschlichten. „Nach der Fräsbearbeitung wird anschließend oft noch senk- und drahterodiert einschließlich des Erodierbohrens der Startlöcher“, beschreibt Rotzoll den klassischen Prozessablauf, bevor abschließend auf die erforderliche Oberflächengüte poliert wird.

Klassische Prozessabläufe erzeugen Ungenauigkeiten

Einer der größten Zeitfresser in diesem von ihm skizzierten Gesamtprozess sind die schlecht planbaren Liegezeiten zwischen den Bearbeitungsschritten auf verschiedenen Maschinen. Die Folge: verlängerte Durchlaufzeiten mit negativen Auswirkungen auf Kosten und Termine. „Hinzu kommt, wenn ich zwischendurch erodiere, muss ich anschließend messen. Denn ich benötige den Nullpunkt, um das Teil wieder richtig anfahren zu können.“ Zudem könnten sich die Positionier-Ungenauigkeiten der Maschinen addieren. „Durch Umspannen von einer Maschine auf die andere ist jedes Mal mindestens ein Mikrometer weg.“

 Rotzoll plädiert deshalb dafür, möglichst viele Bearbeitungsschritte so zusammenzufassen, dass diese dann auf nur noch einer einzigen Maschine in einer Aufspannung stattfinden. Er nennt als Stichworte Hartfräsen als Alternative zum Schleifen und Senkerodieren sowie hochpräzises Mikro-Hartbohren bis 66 HRC, was das Drahterodieren von Passungen oft überflüssig macht. „Liege- beziehungsweise Rüstzeiten reduzieren sich so im Idealfall auf das Bestücken der 5-Achs-Maschine mit Werkzeugen, die Werkstückspannung sowie auf das einmalige Umspannen.“ Beim Ermitteln der richtigen Optimierungsstrategie gehen Rotzoll und sein Team stets nach der von Moldino primär für das Fräsen entwickelten ‘Production50’-Methode (P50) vor.

Die Teilnehmer fertigten  Benchmark-Werkstücke

Das Thema Prozessoptimierung durch Komplettbearbeitung hat Moldino zum Anlass genommen, in Zusammenarbeit mit Röders deutschlandweit eine Workshop-Reihe zu starten. Zu der gut besuchten Auftaktveranstaltung bei Röders in Soltau hatte sich Rotzoll zusammen mit seinem Herforder Kollegen Andreas Schadeck etwas ganz Besonderes einfallen lassen: ein speziell für diese Veranstaltung konstruiertes, praxisnahes Konturwerkstück, dessen 3D-CAD-Daten einigen ausgewählten langjährigen Kunden von Moldino im Vorfeld ausgehändigt werden sollten.

 Verbunden war dies mit der Bitte, dieses Beispielteil mit den in ihrem Haus üblichen Technologien zu fertigen und die benötigten Bearbeitungszeiten sowie alle damit verbundenen Liege- und Transportzeiten zu dokumentieren. Das auf 52 HRC gehärtete und geschliffene Rohmaterial wurde mitgeliefert. Die Konstruktion aus Warmarbeitsstahl 1.2343 ESU (X37CrMoV5-1 ESU) war der Auswerferseite jenes Formeinsatzes nachempfunden, dessen konventioneller Fertigungsablauf weiter oben im Text von Rotzoll bereits beschrieben wurde.

Die Konstruktion bot einige Herausforderungen: So galt es für die Auswerfer 37 Durchgangsbohrungen mit einer Toleranz H7 in den Durchmessern 0,6 mm, 0,8 mm, 1 mm, 1,5 mm sowie 2 mm herzustellen. Bei drei weiteren Passungen mit 6 mm Durchmesser betrugen die Toleranzvorgaben 0 bis +3 µm. Auch die seitlichen Dichtbereiche des Formeinsatzes waren anspruchsvoll, insbesondere bezüglich der hohen Anforderungen an die Zylindrizität.

 Das traf auch auf die drei zu fertigenden optischen Flächen (Spiegelflächen) mit einem geforderten Mittenrauwert Ra von 0,025 µm zu. Deshalb wurde für das Beispielwerkstück die Werkstoffausführung Elektroschlacke umgeschmolzen (ESU) gewählt, weil diese sich sehr gut für das Herstellen von Hochglanzflächen eignet. Ansonsten betrug die Toleranz der Kontur- und Bodenflächen ±0,01 mm, die für entsprechende Spritzgussformeinsätze typisch ist. „Die ausgewählten Teilnehmer hatten das Teil also mit der ihnen jeweils zur Verfügung stehenden Fertigungstechnik hergestellt, alle Schritte dokumentiert und zum Workshop mitgebracht“, so Schadeck.

Komplettbearbeitung  in zwei Aufspannungen

Und was ist dabei herausgekommen?  Es gab unter den Kunden niemanden, der den Benchmark-Formeinsatz auf einer einzigen Maschine komplett gefertigt hatte. Doch genau das hatten Rotzoll und Schadeck gemacht, 5-achsig in zwei Aufspannungen. Und zwar auf einer ‘RXP 601 DS‘ im Technikum von Röders, die wie alle Maschinen dieses Herstellers für ihre hohe Dynamik und Genauigkeit bekannt ist. „Denn gute Werkzeuge laufen nur dann optimal, wenn die Maschine das auch umsetzen kann“, erklärt Röders-Vertriebsleiter Oliver Gossel. Deshalb sind die Maschinen extrem steif, schwingungsstabil und haben ein ausgefeiltes Temperaturmanagement.

Die meisten Bearbeitungsbeispiele wurden im Vorfeld des Workshops hergestellt. Alle diese Schritte sind dann bei der Präsentation detailliert erläutert worden. Dabei ging es auch um Grundsätzliches wie die Vor- und Nachteile der Hartbearbeitung, speziell des Hartschruppens. Oder wann und bei welchen Randbedingungen nach heutigem Stand auf das Senk- und Drahterodieren verzichtet werden kann und wann nicht. „Die gesammelten Daten der Kunden haben wir anonymisiert und hieraus einen Durchschnitt sowie den Besten ermittelt“, berichtet Mark Rotzoll. „Ohne diese Werte im Vorfeld zu kennen, haben wir uns mit dem identischen und mit unseren Technologien gefertigten Formeinsatz dem Benchmarking gestellt.“

 Alle Werkstücke wurden kontur- und auswerferseitig komplett vermessen. „Wir haben alle Durchmesser der H7-Passungen gebohrt.“ Alle Kunden hatten hingegen die Startlöcher per Elektrode hergestellt und das Endmaß dann klassisch drahterodiert. „Wir waren mit allen Bohrungen stets in der Toleranz; viele Kunden auch, einige hingegen nicht.“ Es sollte damit keinesfalls die Botschaft ankommen, sie könnten alles besser, betont Rotzoll. „Es ging uns vielmehr darum zu zeigen, wir können die Toleranz halten – und das in einem Bruchteil der Zeit.“