Tuschierpressen für den Werkzeug- und Formenbau

Drei Werkzeugmacher berichten, was eine Tuschierpresse alles leisten kann – und warum  sie sich für Millutensil entschieden haben.

Drei Werkzeugmacher berichten, was eine Tuschierpresse alles leisten kann – und warum  sie sich für Millutensil entschieden haben. Der Pressenhersteller gewährte der Form+Werkzeug zusätzlich einen Blick hinter die Kulissen am italienischen Stammsitz in Mailand.

Die Zukunft des Tuschierens? „Liegt ganz sicher nicht allein im Tuschieren.“ Da ist sich Dr. Beatrice Just, Geschäftsführerin des italienischen Pressenherstellers Millutensil S.r.l., sicher. „Das wird immer noch von vielen unterschätzt. Wir können heute sehr viele Funktionen integrieren, Simulationen durchführen. Auch die Software spielt eine große Rolle.“ Bei kleineren Anlagen lasse sich sogar ein Aggregat zum Spritzgießen anschließen. Damit kann sich ein kleinerer Betrieb ein Technikum zum Abmustern sparen.

Dass das Tuschieren per Kran nicht State of the Art ist, dürfte in der Branche schon länger bekannt sein. Aber warum muss überhaupt tuschiert werden? Arbeiten die Werkzeugmaschinen von heute nicht präzise genug? „Unsere Bearbeitungszentren arbeiten hochpräzise“, so Gaddi Claudio, Technischer Leiter bei Gilardoni Flavio s.r.l. „Gerade deshalb benötigen wir eine hochpräzise Presse.“ Der italienische Betrieb fertigt hauptsächlich Druckgusswerkzeuge für die Automobilindustrie. Der Fokus liegt auf Werkzeugen für Motor- und Strukturteile, die aus Aluminium gegossen werden.

„Unsere Druckgusswerkzeuge enthalten Kernzüge und zum Teil bis zu acht Zylinder. Wir prüfen mit der Presse, ob die Bewegungen von Schiebern, Auswerferpaketen und Kernzügen korrekt ablaufen – das ist weit mehr als eine Kontaktprobe“, so Claudio. Darüber hinaus werden derzeit vollautomatische Zyklen zum Polieren getestet. Den letzten prüfenden Blick auf die Werkzeuge hat selbstverständlich der Werkzeugmacher. Dank der schwenkbaren Tische bieten die Millutensil-Pressen optimale Zugänglichkeit und Ergonomie für den Werker während der Nacharbeit.

Die MIL 306 mit den Tischmaßen 3500 × 2400 mm bietet genügend Raum zum Handling der bis zu 35 Tonnen schweren Werkzeuge. Sie ersetzt bei  Gilardoni Flavio ein etwas kleineres  Vorgängermodell. Die Werkzeugmacher schätzen die Qualität und den Service des Millutensil-Teams und entschieden sich deshalb bei den Neuinvestitionen für den gleichen Hersteller.

Großwerkzeuge sind die Spezialität der Sanvito & Somaschini S.p.A. Die italienischen Formenbauer beliefern die Automobilindustrie mit Spritzgießwerkzeugen zur Fertigung von Stoßfängern,  Spoilern, Scheinwerfern und Rückleuchten sowie Instrumententafeln.

Stoßfängerwerkzeuge einfach drehen und schwenken

Zum Tuschieren der bis zu 50 Tonnen schweren Werkzeuge wird die  MIL 408 eingesetzt, deren Tisch 4000 × 2500 mm misst. Die Presse hat den Ausgang des ausziehbaren Tischs seitlich, hin zur schmalen Seite des Säulendurchgangs. Bei dieser Version wird auch der Obertisch um 100° bis zu 180° geschwenkt. Die elektronische SiemensSteuerung Simatic S7–300 verwaltet alle Funktionen der Presse. Darüber hinaus verfügt die MIL 408 über eine hydromechanische Fallsicherung gegen das Absacken des oberen Tischs. Die patentierte Vorrichtung garantiert eine sofortige bewegungsfreie Verriegelung des Tischs bei Abfallen des Hydraulikdrucks.

Der technische Leiter, Salvatore  Morreale: „Am Ende jedes Fertigungsprozesses steht bei uns das Tuschieren, das hat bei uns sehr hohe Priorität. Ich schätze vor allem das leichte Set-up der Presse, wir konnten unsere Mitarbeiter schnell einarbeiten.“ Außerdem schätzt Morreale die Zuverlässigkeit: „Die Presse arbeitet bei uns seit vier Jahren ohne eine Unterbrechung.“

Bei der C.D.V. Stampi S.r.l. werden seit über 25 Jahren Spritzgießwerkzeuge  für die Automobilindustrie gefertigt. Seit 23 Jahren mithilfe von Millutensil- Tuschierpressen. Der Betrieb beschäftigt heute 60 Mitarbeiter und hat in diesem Jahr in eine neue Produktionshalle investiert – einschließlich einer neuen MIL 307. „Wir setzen die Presse vorwiegend zur Kontaktprobe ein“, so Carlo Montani, Produktionsleiter bei C.D.V. „Allerdings werden bei unseren bis zu 45 Tonnen schweren Werkzeugen Toleranzen im Hundertstel-mm-Bereich gefordert.“

C.D.V. nutzt die MIL 307 fürs Finishing, für Änderungswünsche des Kunden oder für die Instandhaltung von Werkzeugen. Bei den Großwerkzeugen punktet die Presse mit ihrem ergonomischen schwenbaren Obertisch.

Standardisierte Pressen für den Werkzeug- und Formenbau

Rund 80 Mitarbeiter arbeiten am Stammsitz von Millutensil in der Nähe von Mailand. Das Unternehmen hat sich von Beginn an auf die Bedürfnisse des Werkzeug- und Formenbaus konzentriert und spezialisiert.

<ul><li>kein gefährliches Handling der Formen mit Kränen oder Hebezeugen,</li><li>Bewegung der internen Schlitten über die integrierte hydraulische Steuerung durch optionale Hilfszylinder,</li><li>optionaler Drehtisch für die Einarbeitung von Mehrkomponentenformen,</li><li>hohe Wiederholgenauigkeit,</li><li>optimale Zugänglichkeit und  Ergonomie dank optionaler Schwenk- und Drehtische,</li><li>eine Steuerung mit Touchpanel sorgt für einfachen und sicheren Betrieb,</li><li>produktionsnahes Testen und Simu- lieren aller relevanten Funktionen.</li></ul>

In der Produktionshalle erfolgt die  Montage der Maschinen. „Wir haben Top-Lieferanten in der Region, deshalb lassen wir alles zuliefern“, betont Beatrice Just. „Somit sind wir sehr flexibel, wenn sich unsere Bedürfnisse ändern. Und wir entwickeln uns permanent weiter.“

Die Ideen für die Weiterentwicklung  kommen oft von der Geschäftsführung – die Techniker setzen sie im Anschluss um. Ein Beispiel dafür ist das ‚Siemens-Pad‘. Die Idee dahinter ist eine Datenerfassung vor Ort in Echtzeit. „Die Erfassung erfolgt direkt an der Maschine: lesbar, ohne Bürokratie oder Fehler beim Übertragen von handschriftlichen Notizen. Auch Fotos oder Videos können mit dem Pad aufgenommen werden und  direkt z.B. dem Konstrukteur zur Verfügung gestellt werden.“

Zum Einsatz kommen soll das System u.a. beim Finishing des Werkzeugs, wenn Konstruktion, Produktion und Montage Hand in Hand arbeiten müssen, oder bei der Wartung. „Wenn ein Werkzeug nach einigen Jahren zur Wartung kommt, erfolgt eine Analyse auf der Presse. Auf Knopfdruck steht dem Anwender der Abgleich zwischen neuem und gebrauchtem Werkzeug zur Verfügung. Man kann damit sichtige Infos sammeln um die Qualität zu verbessern.“

In Gesprächen, die Beatrice Just mit ihren Kunden auf Augenhöhe führt, wird schnell klar, mit welcher Leidenschaft die Unternehmerin ihre Hightech-Pressen entwickelt. Verkauft wird dabei nicht eine Maschine, sondern eine Philosophie.  Zukunftsweisend.

Schätzt Qualität und Service von Millutensil: Gaddi Claudio, Technischer Leiter bei Gilardoni Flavio, hier gemeinsam mit Millutensil-Geschäftsführerin Beatrice Just.

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Alles im Blick: Ein Werker an der MIL-408 bei Sanvito & Somaschini.

Auf zum Funktionstest: Die Druckgusswerkzeuge von Gilardoni Flavio enthalten viele Kernzüge und Schieber, deren Bewegungen auf der MIL 306 simuliert werden.

Die neueste Entwicklung: ein Siemens-Pad, das Echtzeitdaten ins System liefert. Beatrice Just entwickelt ihre Hightech-Pressen permanent weiter - nach Kundenwünschen.

Drehen und wenden, wie man will: Sanvito & Somaschini überzeugt das einfache Handling der Großwerkzeuge.

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Millutensil - Hauptartikel

Die Firma Millutensil wurde im Jahr 1955 von Luigia Just gegründet und wird heute von ihren beiden Töchtern Dr. Beatrice Just und Veronica Just geführt.

Während Beatrice für den Bereich der Blue Line – der Tuschierpressen – verantwortlich ist, hat Veronica Just die Geschäftsbereiche Green und Yellow Line übernommen.

Die Green Line beinhaltet Linien, Bandanlagen und Systeme für die Blechumformung. Zur Yellow Line gehören Förderbänder in den unterschiedlichsten Ausführungen.

Die Tuschierpressen der Blue Line werden zur Montage, Justierung, Kontrolle und Reparatur mittlerer und großer Formen eingesetzt. Sie sind in Tischmaßen von 1200 × 1000 mm bis 4000 × 3000 mm erhältlich.

Tuschierpressen

Maschinen für die spanlose Fertigung

Pressen

Vor Ort

form-werkzeug.de

Steuerung für die automatisierte Fertigung

Ein Bearbeitungszentrum von OPS-Ingersoll und der Batch Process  Manager der Heidenhain TNC 640 eröffnen Perspektiven für Dömer Stanz- und Umformtechnologie.

Ein voll automatisiertes Bearbeitungszentrum von OPS-Ingersoll und der Batch Process  Manager der Heidenhain TNC 640 eröffnen für Dömer Stanz- und Umformtechnologie in Lennestadt wirtschaftlich und technisch spannende Perspektiven.

5-Achs-Bearbeitung, HSC-Bearbeitung, Hartbearbeitung, Einzelteilfertigung und Kleinserien mit maximal zehn Werkstücken – das ist Alltag im hauseigenen Werkzeugbau der Dömer GmbH & Co. KG in Lennestadt. Hinzu kommen schwer  zerspanbare, zähe Werkstoffe und die Forderung nach perfekten Oberflächen und hohen Konturgenauigkeiten.

Und obendrein gehören immer wieder kurzfristige Umstellungen des geplanten  Fertigungsablaufs zum täglichen Brot der Werkzeugbauer. Denn sie sind nicht nur für neue Werkzeuge zuständig, sondern auch für schnellen Ersatz, wenn eine Form den gewaltigen Kräften der Stanzmaschinen doch einmal nicht standgehalten hat.

Dirk Schröder, Leiter des Werkzeugbaus, und zwei Mitarbeiter bewältigen diesen anspruchsvollen Job mit Unterstützung eines neuen 5-Achs-HSC-Bearbeitungszentrums von OPS-Ingersoll, inklusive großem Werkzeugwechselsystem, Palettensystem und Roboter. „Jedes Werkzeug ist erst mal ein Einzelstück“, erläutert Michael Dammer, Geschäftsführer von Dömer. Um trotzdem kosteneffizient zu arbeiten, sollte die neue Anlage einen hohen Automatisierungsgrad erreichen. „Mein Wunsch war eine mit Mitarbeitern besetzte Frühschicht, gefolgt von zwei mannlosen Schichten, in denen die Maschine vollautomatisch arbeitet“, ergänzt Dammer das Anforderungsprofil.

Mit mannlosen Schichten die Kosten im Griff

Ganz erreicht ist dieses Ziel noch nicht. Aber: „Wir haben die Anlage seit etwa einem Jahr im Haus. Ich bin optimistisch, dass wir im Laufe dieses Jahres in die mannlose dritte Schicht gehen.“ Für Dirk Schröder keine unrealistische Perspektive: „Aktuell erreichen wir schon 14 Stunden Spindellaufzeit am Tag, parallel dazu können wir rüsten.“

In Sachen Effizienz ist vor allem der Batch Process Manager der Heidenhain TNC 640 die treibende Kraft. Er organisiert das Auftragsmanagement der Anlage einfach, übersichtlich und flexibel, denn das Einschieben von Aufträgen oder das Ändern der Reihenfolge ist damit kein Problem mehr. „Mit dem Batch Process Manager arbeiten wir so, wie der tägliche Arbeitsablauf in der Praxis nun einmal ist“, beschreibt Schröder die Abläufe: „Geplant sind drei Aufträge, und dann kommen zwei andere dazwischen. Früher musste man das alles neu schreiben, neu rüsten, neu bestücken.“ Das war vor allem bei komplexen Werkstücken ein Problem. Denn deren reinen Bearbeitungszeiten standen oft sehr lange Programmierzeiten gegenüber. „Umrüsten war deshalb früher ein Zeitfresser hoch zehn. Aber das gibt’s jetzt nicht mehr. Hier ist immer eingerichtet – für alles“, freut sich Dirk Schröder.

Dafür hält der große Werkzeugwechsler ausreichend Schwesterwerkzeuge bereit. „Bei uns sind immer alle Bearbeitungswerkzeuge in der Maschine. Dadurch müssen wir ein Werkstück nur noch programmieren und die Palette ins Regal stellen. Dann drücken wir auf NC-Start, und die Bearbeitung geht los.“ Phillip Schröder, einer der beiden Anwender an der neuen Anlage, bestätigt seinen Namensvetter: „Heute rufe ich nur noch die Paletten auf. Das Umstellen der Bearbeitungsreihenfolge geht mit wenigen Klicks, schon ist die gewünschte Palette an erster Stelle.“ Damit das so einfach funktioniert, wird jede Palette im Batch Process Manager als eigener Fertigungsauftrag behandelt. Welche Aufträge geplant sind, kann Phillip Schröder sofort erkennen: „Der Batch Process Manager zeigt mir alle Informationen zu jedem Fertigungsauftrag übersichtlich an: Paletten, zugehörige Programme, Aufspannungen auf den Paletten und so weiter.“

Heute kommt Dömer mit weniger Maschinen aus

Wie war die Umstellung für die Mitarbeiter? Dass die Anlage mannlos läuft, war anfangs sehr ungewohnt. Aber beim Umgang mit der Maschine und der Steuerung gab es keine Schwierigkeiten. „Heidenhain baut Steuerungen, die wirklich jeder verstehen kann“, ist Dirk Schröder überzeugt. Und Phillip Schröder  bestätigt: „Wer auf einer alten Heidenhain-Steuerung gelernt hat, kann auch jede aktuelle Steuerung bedienen. Samt dem Batch Process Manager. Dessen Bedienung ist intuitiv und selbsterklärend.“ Phillip Schröder ist außerdem Fan der TNC-Zyklen: „Viele Zyklen nehmen uns richtig Arbeit ab“ – weshalb die von  Dömer eingesetzte CAM-Software Visi die Zyklen der Steuerung für die Programmgenerierung nutzt. Die Effizienzsteigerung ist auch in der Produktionshalle sichtbar: Der Maschinenpark konnte von früher sechs Maschinen auf heute zwei 3-Achs-Bearbeitungszentren, eine Drehmaschine und die neue OPS-Anlage reduziert werden. Grund genug für Dirk Schröder, ein rundum begeistertes Fazit zu ziehen: „Die neue Maschine hat uns zu einem echten Technologie- und Effizienzsprung verholfen.“

Schätzen das große Werkzeuglager und die flexible Palettenverwaltung der Anlage von OPS-Ingersoll: Werkzeugbau-Leiter Dirk Schröder (rechts) und Phillip Schröder.

Automatisierte Fertigung: Die TNC 640 von Heidenhain und das Bearbeitungszentrum von OPS-Ingersoll ergänzen sich bestens.

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Stanzwerkzeuge

Werkzeuge

Steuerungen / CNC für Werkzeugmaschinen

Automatisierungstechnik

Steuerungen (Hardware und Software)

Mit der neuen Softwareversion Triboform R3.1 von Triboform Engineering lassen sich tribologische Effekte bei der Simulation der Blechumformung noch realistischer berücksichtigen.

Die neue Softwareversion Triboform R3.1 von Triboform Engineering bietet wichtige Neuerungen und ermöglicht eine noch realistischere Berücksichtigung tribologischer Effekte bei der Simulation der Blechumformung.

Das Fachwissen innerhalb der Tribologie hat gezeigt, dass die Genauigkeit in der Blechumformsimulation erhöht wird, wenn der in dieser Art von Simulation übliche konstante Reibungskoeffizient durch realistische und hochgenaue Reibungs- und Schmiermitteldaten ersetzt wird. Die neuesten industriellen Trends und Anforderungen haben zudem verdeutlicht, dass die Integration der Reibungs- und Schmiermitteldaten in die Blechumformsimulation wesentlich zur höheren Simulationsgenauigkeit beiträgt. Im Rahmen der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Softwareprodukte bietet Triboform Engineering nun eine wichtige Funktionalität. Mit Triboform R3.1 können Anwender eigene experimentelle Reibungsdaten sowie Daten zur Blech- und Werkzeugoberfläche importieren und verwenden. Darüber hinaus kann nun auch die richtungsabhängige Reibung berücksichtigt werden. Dies ist wichtig, da die gewählte Gleitrichtung über die Blechoberfläche einen direkten Einfluss auf das Reibungsverhalten hat. Mit Triboform 3.1 können Anwender die Simulation, Visualisierung und Auswertung von Reibungs- und Schmierungsbedingungen effizient und präzise durchführen.

Dr. Jan Harmen Wiebenga, General Manager von Triboform Engineering, erläutert: „Die größte Herausforderung bei der Entwicklung von Softwarelösungen in diesem Bereich besteht darin, komplexe tribologische Phänomene durch einfach zu bedienende Software angemessen abzubilden.“ Die neuesten Verbesserungen in Triboform R3.1 helfen, dieses Problem zu lösen.

Die Software wird in Deutschland von Autoform Engineering vertrieben. „Wir freuen uns, die Version TriboForm R3.1 anbieten zu können, die sich problemlos in unsere aktuelle Autoform-R8-Softwareversion integrieren lässt. Die Synergie des Autoform-Produktportfolios mit den Triboform-Produkten bringt unseren Kunden spürbare Vorteile”, ergänzt Dr. Markus Thomma, Corporate Marketing Director von Autoform Engineering.

Verbessert die Simulation von Umformprozessen: Triboform R3.1 ermöglicht eine realistischere Betrachtung tribologischer Effekte, insbesondere durch die Verwendung angepasster Reibungsmodelle und Richtungsabhängigkeiten.

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Software

Simulation Stanzen / Umformen

Simulation

Der VDWF-Arbeitskreis ‚Hart auf Hart‘ für den Stanz- und Umform-Werkzeugbau soll dazu beitragen, geeignete Strategien für die Standardisierung auszuarbeiten. In den Arbeitstreffen werden vor allem die Standards rund um die Betriebsmittel diskutiert – einschließlich der Möglichkeiten, das Thema in die Branche hinein zu kommunizieren.

Der VDWF-Arbeitskreis ‚Hart auf Hart‘ für den Stanz- und Umform-Werkzeugbau soll dazu beitragen, geeignete Strategien für die Standardisierung auszuarbeiten.

Der Arbeitskreis des VDWF (Verband Deutscher Werkzeug- und Formenbauer) tagte in diesem Jahr bereits zwei Mal: Zu Jahresbeginn trafen sich rund 25 sächsische, bayerische, schwäbische und westfälische Werkzeugmacher beim Fischer Werkzeugbau in Sachsen. Thema war dort u.a. die Erarbeitung eines Farbtabellen-Standards für CAD-Daten. Selbstverständlich stand auch der Fischer Werkzeugbau als Gastgeber im Mittelpunkt. Neben den Betriebsbesichtigungen beider Standorte wurde über das Werkzeug-Logbuch, das Fischer gemeinsam mit IMM entwickelt hat, berichtet: Dabei überwacht ein am Werkzeug montierter Sensor die Stanzprozesse.

Im Sommer traf sich eine ebenfalls 25-köpfige Gruppe, die sich aus deutschen, österreichischen und italienischen Besuchern zusammensetzte, beim Huissel Werkzeugbau in der Pfalz. Hier wurde über die Azubi-Gewinnung und ausführlich über die aktuelle Marktlage diskutiert.

Für viele Teilnehmer sind der wichtigste Zweck des Arbeitstreffens die Gespräche von Stanzer zu Stanzer. Denn eins ist klar: Hier stehen alle vor den gleichen Herausforderungen. Ob Standardisierungsfragen, Messebeteiligungen, Prozesse und Automatisierung im Betrieb oder wie man mit dem Druck der großen OEMs umgeht. Der Arbeitskreis steht unter fachlicher Leitung von Gerald Schug, Geschäftsführer der Huissel GmbH, und Johannes Peter, Geschäftsführer der Mues Werkzeugbau GmbH. Der VDWF-Stanzertreff findet zweimal im Jahr statt. <i>E</i>

Stanzwerkzeug: in der Montagehalle des Fischer Werkzeugbaus in Geringswalde.

VDWF Stanzertreff - Hauptartikel

Verband Deutscher Werkzeug- und Formenbauer VDWF <a href="http://www.vdwf.de">www.vdwf.de</a>

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Spezialwerkzeug zum Vermessen und Kalibrieren von Grossraum-Pressen

Das „Pressenfingerabdruck“-Werkzeug von Volkswagen und Fraunhofer IWU erfasst sämtliche Kräfte, die in einer Presse beim Umformen auf das Stahlblech einwirken.

Volkswagen und das Fraunhofer IWU haben ein „Pressenfingerabdruck“-Werkzeug entwickelt. Es erfasst sämtliche Kräfte, die in einer Presse beim Umformen auf das Stahlblech einwirken, sowie die individuellen Eigenschaften der Presse selbst.

Das Presswerk des Volkswagenwerks Wolfsburg setzt ein neues Spezialwerkzeug ein, um einen einheitlichen Standard beim Pressen von Karosserieteilen zu schaffen. Mehr als 100 Sensoren und Messinstrumente des sogenannten „Pressenfingerabdruck“-Werkzeugs erfassen dabei sämtliche Kräfte, die in einer Presse beim Umformen auf das Stahlblech einwirken, sowie die individuellen Eigenschaften der Presse selbst. Entwicklungspartner war das Fraunhofer- Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU.

Da sowohl Kräfteverteilung als auch Eigenschaften jeder Presse über die  gesamte Betriebsdauer nicht gleichbleibend sind, können mögliche Abweichungen durch das Spezialwerkzeug frühzeitig erkannt und während fest eingeplanter Instandhaltungen repariert werden. Kostspielige, unvorhersehbare Maschinenausfälle (Havarien) und damit verbundene Verlagerungskosten der Produktion können reduziert sowie die Anlagenverfügbarkeit erhöht werden. Das mit dem Fraunhofer IWU entwickelte und weltweit einmalige Spezialwerkzeug wurde 2013 vom Werkzeugbau der Marke Volkswagen gebaut. Es unterstützt die Null-Fehler-Strategie der Volkswagen-Presswerke.

„Der Abdruck eines Ziehkissens auf einem Stück Blech ist so einzigartig wie ein Fingerabdruck“, weiß Ulrich Meyer, Leiter Prozessanalyse im Wolfsburger Presswerk. „Jede kleinste Bewegung innerhalb einer Presse erzeugt Einflüsse, die maßgebliche Auswirkungen auf die Form und somit auf die Qualität unserer Karosserieteile haben. Mit dem neuen Spezialwerkzeug können wir die Kräfteverteilung jeder einzelnen Großraumpresse exakt messen, Werkzeuge schneller in die Fertigung integrieren und die Produktivität unserer Presswerke weiter steigern “, so Meyer.

Wer seine Presse kennt, kann Werkzeuge schneller einarbeiten

Eine moderne Großraumpresse besteht aus einer hochkomplexen Mechanik  beweglicher Teile. Bereits kleinste Abweichungen der Kräfteverhältnisse, aber auch individuelle Bewegungsmuster der Pressen können in Summe für unterschiedliche Qualitätsergebnisse sorgen. Wo ist mein Kraftschwerpunkt? Muss der Pressentisch steifer oder weicher sein? Wie hoch waren die Kräfte bei der Formgebung vor der Modernisierungsmaßnahme einer Presse, und wie hoch sind sie jetzt? Wer all diese Fragen beantworten kann, verkürzt den zeitlichen  Aufwand zur Einarbeitung neuer und  bestehender Werkzeuge und sorgt für  eine stabil hohe Qualität der Karosserieteile von Anfang an.

Aber auch mögliche Mängel, die sich oft im Stillen ankündigen, können so frühzeitig erkannt und behoben werden. „Zwar nutzen wir das Pressenfingerabdruck-Werkzeug im Augenblick hauptsächlich am Standort Wolfsburg.  Dennoch wissen natürlich auch unsere Kollegen an anderen Standorten, beispielsweise in den Presswerken von  Emden und Hannover, um die Vorteile dieses weltweit einzigartigen Spezialwerkzeugs – wir bekommen viele Anfragen“, erklärt Meyer stolz. Angestoßen wurde die Entwicklung des bis heute einmaligen Spezialwerkzeugs zum exakten Vermessen und Kalibrieren von Großraumpressen von der Technologieplanung des Werks Wolfsburg. Das anschließend gestartete Nutzungsprojekt endete Anfang 2019 mit dem erfolgreichen Vermessen aller Großraumpressen des Volkswagen-Presswerkverbunds. Seit dem 1. Februar 2019 ist das Presswerk Wolfsburg Betreiber des patentierten Pressenfingerabdruck-Werkzeugs.

Jede Presse ist einzigartig: Die Maschinenschlosser Volker Matzner (links) und Tino Sandner kontrollieren die Sensoren des Pressenfingerabdruck-Werkzeugs zu Beginn der Messung.

Jede kleinste Bewegung wird erfasst: Mehr als 100 Sensoren des Spezialwerkezugs generieren eine Vielzahl von Daten während des Messhubs.

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Stanzpressen

Strack Norma hat sein Sortiment an Lösungen für den Großwerkzeugbau erweitert um Anbauteile, die die Normen von Automobilherstellern berücksichtigen.

Strack Norma hat sein umfangreiches Sortiment an Lösungen für den Großwerkzeugbau erweitert und Anbauteile aufgenommen, die die Normen von Automobilherstellern berücksichtigen. So bietet das Lüdenscheider Familienunternehmen Großwerkzeugbauern im Stanzbereich Produkte und Services komplett aus einer Hand.

Die Vorpositionierung der Platine gehört zu den Grundvoraussetzungen für eine stabile Produktion. Daher hat Strack Norma sein Portfolio erweitert und um  Anbauteile ergänzt, die speziell auf die Automobilindustrie zugeschnitten sind. Dazu zählen unterschiedliche Ausführungen von Einweisern oder Varianten mit Endlagekontrolle. Zur verschleißarmen Bearbeitung hochfester Bleche bietet der Normalienspezialist gehärtete Ausführungen.

Ebenfalls im Sortiment finden sich unterschiedliche Schneid- und Prägeelemente sowie ein umfangreiches Tragelementprogramm. Bei den Führungselementen bietet Strack Norma sowohl Säulen und Buchsen nach der VDI-Richtlinie als auch eine breite Palette an Flachführungsleisten, Gleitplatten und Prismenführungen in Bronze mit Festschmierstoff oder in SNS-Sintermetall. „Die Führungselemente mit der bewährten SNS-Sintermetallschicht zeichnen sich durch ihre hohe Strapazierfähigkeit, eine deutlich verbesserte Standzeit sowie durch eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 250 °C aus“, erklärt Ludger Müller, Technischer Leiter bei Strack  Norma. „Dank des Stahlgrundkörpers bieten die Elemente gleichzeitig konstant günstige Einkaufspreise und tragen  so zur Budgeteinhaltung für das Werkzeug bei.“

Das umfangreiche Sortiment an Gasdruckfedern nach ISO und VDI ergänzen zahlreiche Sonderlösungen. Hierzu zählen gesteuerte Gasdruckfedersysteme sowie verschlauchte Komplettlösungen, deren Aufbau vor Ort im Service eingeschlossen ist. „Für höhere Wartungsfreundlichkeit wie auch um mögliche  Leckagestellen im Werkzeug zu minimieren, eignen sich Verbundplattensysteme, die sich individuell an die Werkzeugumgebung anpassen lassen“, so Müller. „Hierbei werden die Standardgasdruckfedern mit Bohrungen im Boden versehen, auf die Verbundplatte aufgeschraubt und mit Verbindungsbohrungen untereinander zusammengefasst. So lassen sich auch die Abstände  zwischen den Gasdruckfedern auf ein Minimum reduzieren.“

Kegeldistanzen und gezahnte Distanzplatten gehören ebenso zum Standardzubehör des Normalienspezialisten wie Bauteile, die individuell an die Werkzeugumgebung angepasst werden müssen. Strack Norma bietet hier den Service, diese Bauteile auf die Werkzeugmaße abgestimmt zu bestellen, wie beispielsweise Abstellbolzen mit Scharnier oder Druckbolzen. Neben dem bewährten PowerMax-Normschieber findet der Konstrukteur und Werkzeugmacher zudem zahlreiche Sonderschieberlösungen, die an seine besonderen Problemstellungen angepasst sind.

Berücksichtigt die Normen der Automobilhersteller: Das erweiterte Angebot für den Großwerkzeugbau richtet sich an die Autobranche. (© Strack Norma)

Für kleinere Stückzahlen: Den Normschieber PowerMax light hat Strack schon länger im Programm.

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Normalien für Metallverarbeitung

Normalien

Bei der Produktion seiner Spritzgießwerkzeuge für kleine, präzise Kunststoffbauteile setzt Hightech-Formenbau Hoefer & Sohn auf Normalien von Meusburger.

Hoefer & Sohn produziert kleine, präzise technische Kunststoffbauteile – zum Teil im Reinraum. Bei der Produktion der dafür nötigen Spritzgießwerkzeuge setzt der Hightech-Formenbau, der soeben eine neue Produktionshalle bezog, auf Normalien von Meusburger.

Wie lange sich Armin  Chiesola, seit 30 Jahren im Vertrieb bei Meusburger, und Dr. Christoph Badock, Geschäftsführer bei Hoefer & Sohn, kennen? „Seit meinem Start bei Hoefer & Sohn im Jahr 2008“, erinnert sich Badock. „Damals, als wir noch 65 Mitarbeiter hatten, lag mein Büro neben der Eingangstür. Wenn keiner am Empfang war, hab ich den Besuchern die Tür geöffnet – ich kannte in kurzer Zeit alle Lieferanten.“

Dann war er also der ‚Türöffner‘ für Meusburger? Dazu kommt ein entschiedenes Nein vom Geschäftsführer: „Ich würde meinen Mitarbeitern nie vorschreiben, bei wem sie bestellen. Auch wenn wir heute eine persönliche Beziehung haben: Ich selber habe nie eine  Bestellung bei Meusburger ausgelöst.“

Hoefer & Sohn beschäftigt heute 140 Mitarbeiter. 32 davon sind im Präzisionsformenbau tätig. Der Betrieb ist seit fünf Generationen fest in Familienhand: derzeit in Händen von Martina  Badock, die den Betrieb gemeinsam mit ihrem Mann Christoph führt. „Wir sind ein Dienstleister für die komplette Prozesskette“, so der Firmenchef. „Angefangen bei der Bauteilauslegung über den Werkzeugbau und die Bemusterung bis hin zur Serienfertigung.“

Am Stammsitz in der Balbiererstraße in Fürth läuft auf 46 Spritzgießmaschinen die Serienproduktion der Kunststoffartikel. Soeben wurde die Einweihung  eines zweiten Standorts knapp 4 km weiter in der Futuriastraße gefeiert.  Auf 2000 qm befindet sich dort eine Reinraumfertigung mit Fertigungszellen zum Spritzgießen und einem Logistikbereich für den anschließenden Versand. „Wir haben jetzt die nötigen Zertifizierungen, um im Markt für Medizintechnik  mitzuspielen. Wir sind nicht auf eine Branche festgelegt. Unsere Kunden  kommen auch aus den Bereichen Automotive, Weiße Ware, Elektronik, Kosmetik und Spielwaren“, sagt Badock. „Wir  stellen uns bewusst breit auf, um  konjunkturelle Schwankungen besser zu verkraften.“ In einer weiteren Halle mit 1600 qm kam der Formenbau unter. Der Umzug in die neue Halle wurde auch  genutzt, um den Maschinenpark auf den neuesten Stand zu bringen.

Die Kernkompetenz von Hoefer & Sohn liegt auf kleinen technischen Bauteilen, bei denen es um hohe Präzision geht. Ein Beispiel dafür ist ein Spritzgießwerkzeug mit 54 Kavitäten: eine Form für ein 3D-Puzzle, die Toleranzanforderung liegt im Hundertstel-mm-Bereich. Entscheidend ist, dass die Kunststoffteile klicken, wenn sie richtig ‚verbaut‘ werden.  Wie man so etwas abmustert? Badock: „Beim ersten Mal kamen die Leute aus der Erstmusterprüfung und Projektverantwortliche von Ravensburger zu uns ins Haus. Die puzzelten die – wohlbemerkt weißen unbedruckten – Teile dann. Unsere Messmaschine blieb stehen!“ Für den Firmenchef heute immer noch  unglaublich. Mittlerweile werden Nacharbeiten aber am Telefon besprochen. Mit Anweisungen wie „Bei Teil 3 die rechte Nase etwas breiter machen“ kommen die Werkzeugmacher heute bestens zurecht. Die Vorstellungen des Kunden sind bekannt und man hat eine gemeinsame Sprache gefunden.

Thomas Schielein ist Leiter des Formenbaus bei Hoefer & Sohn. Er erklärt begeistert die Funktionsweise der neuesten Investition, einer Fertigungszelle für  die Elektrodenfertigung inkl. HSC Hartfräsen, Senkerodieren und Messen: „Hier arbeiten ein Röders-Bearbeitungszentrum, drei Senkerodiermaschinen und eine Messmaschine Hand in Hand – und zwar 24/7.“ Mit 660 Elektrodenplätzen reicht der Arbeitsvorrat auch übers Wochenende. Selbstverständlich liegt im Hightech-Formenbau auch in Sachen Lieferanten die Latte hoch. „Wir setzen schon seit einiger Zeit für die Standardelektroden aus Grafit auf Meusburger“, so Schielein. „Und haben damit sehr gute Erfahrungen gemacht.“ Die Entscheidung, den Grafitlieferanten zu wechseln, haben die Werkzeugmacher selber getroffen – nach mehrmaligen Gesprächen mit dem Außendienst von Meusburger. „Wir sind nicht diejenigen, die schnell  einen Lieferanten wechseln“, betont  Badock. „Das gibt’s bei uns sehr selten.“

Das kann Armin Chiesola nur bestätigen: „Drei Jahre hab ich den Betrieb besucht, bevor die erste Bestellung kam. Ausschlaggebend dafür war dann, dass wir durch unser großes Lager schnelle Lieferzeiten anbieten konnten. Und die  Besonderheit, dass unsere Platten spannungsarm geglüht sind. Unsere Platten benötigen dadurch lediglich ein Aufmaß von 3/10 bis 4/10 mm. Bei herkömmlichem Material ist das Aufmaß viel  höher, und die notwendige Nachbearbeitung, z.B. durch Schleifen, ist sehr zeitaufwendig.“ Hoefer & Sohn wird in der Zwischenzeit von Alexander Burzer  betreut. Armin Chiesola ist mittlerweile als Mitglied der Geschäftsleitung für den Verkauf im DACH-Raum zuständig. Trotzdem besucht er nach wie vor Kunden persönlich: „Gerade wenn ein Unternehmen so schnell wächst wie wir in den vergangenen Jahren, ist es wichtig, ein Ohr direkt am Kunden zu haben. Wir wollen unsere hohe Qualität halten – das ist nie ein Selbstgänger.“

Wie wichtig sind die Normalien für den Hoefer & Sohn-Formenbau? „Schon sehr wichtig, weil sie uns eine Menge Arbeit ersparen“, erklärt Badock. „Dabei geht es uns nicht nur darum, dass die Platten aufgrund des Glühens verzugsarm sind, sondern vor allem auch um die zusätzlichen Angebote an seitlichen Bearbeitungen wie Bohrungen oder Vorfräsungen. Wir haben gar nicht so große Bearbeitungszentren, um die Platten maschinell seitlich zu bearbeiten, da unsere Werkzeuge bis zu 800 × 600 mm groß sind.“

Bei den Sonderanfertigungen muss die Kommunikation zwischen Lieferant und Kunde gut klappen. „Unser Ziel ist, solche Anfragen innerhalb von ein bis zwei Tagen zu beantworten“, so Chiesola. „Der Kunde erhält dann einen Preis und einen fixen Liefertermin, der je nach Aufwand bei bis zu fünf Wochen liegt.“

Von einer ‚labbrigen Folie‘ zur Elektronik-Komponente

Ein Beispielwerkzeug, bei dem Formplatten von Meusburger im Einsatz sind, ist die Form für ein Display mit Multi-Touch-Funktion für eine Waschmaschine von BSH Hausgeräte. Für dieses Projekt arbeitet Hoefer & Sohn mit der Leonhard Kurz Stiftung & Co. KG in Fürth zusammen. Die Firma Kurz, die sich über ihre Tochter PolyIC mit gedruckter Elektronik einen Namen gemacht hat, liefert den hochsensiblen Sensor für das Waschmaschinen-Display. „Unsere Herausforderung war, diesen Sensor reproduzierbar im Werkzeug zu platzieren“, so Badock. „Im Grunde genommen handelt es sich um ein einfaches Auf/zu-Werkzeug mit zwei Kavitäten, ganz ohne Schieber. Der Sensor wird im Werkzeug platziert, dann kommt Kunststoff dazu – danach ist es eine Elektronikkomponente.“

Die Aufgabe des Werkzeugbauleiters war, den Sensor, der als ‚labbrige Folie‘ geliefert wird, präzise in der Form zu platzieren – unter Reinraumbedingungen. Denn jedes Staubkorn würde sich am Bauteil abbilden – und beim nächsten Teil als Fehler sichtbar sein. Das Team von Hoefer & Sohn erarbeitete das komplette Produktionskonzept für die nötige Fertigungszelle. Dazu zählte nicht nur die Konstruktion und Produktion des Werkzeugs, sondern auch die Entwicklung der Übergabemasken, Greifer und sonstigen Robotik sowie die Modifikation der speziell ausgestatteten Spritzgießmaschine. Das heißt: Genau genommen sind es zwei Spritzgießmaschinen in der Zelle, das Layout ist gespiegelt. Sonst könnten die geforderten Stückzahlen, die zwischen 500 000 und 1 Mio. Stück pro Jahr liegen, nicht termingerecht geliefert werden. Das eigentliche Bauteil, das Touch-Display, hat eine 3D-Kontur. „Das heißt, es liegt windschief im Raum“, erklärt  Badock. „Dadurch gibt es keinen festen Bezugspunkt. Wir liefern insgesamt sieben Geometrie-Varianten – der Sensor wird per IML-Prozess eingelegt.“

In der Fertigungszelle liegt die spezifizierte Reinraumklasse bei 7. In der Kabine, in der der eigentliche Produktionszyklus beginnt, mit der ISO-Klasse 6 sogar noch eine Stufe höher. In dieser Kabine zieht ein Mitarbeiter die Folie vom Sensor ab, der im Anschluss mit ionisierter Luft abgeblasen wird. Als nächstes wird der Sensor auf eine Übergabemaske gelegt, das die gleiche Kontur wie das Serienwerkzeug aufweist. Dabei liegt die Toleranz bei gerade einmal 0,1 mm. Der  Greifer, der den Sensor aufnimmt, hat ebenfalls die gleiche Form (als Negativ). Diese Vorrichtung macht es möglich, den Sensor positiv ins Werkzeug einzulegen – reproduzierbar. Der eigentliche Spritzgießvorgang erfolgt in einer Arburg  Allrounder 630 H. Im Anschluss wird der Anguss mit einem Laser abgetrennt, das Bauteil elektronisch geprüft und nach  einer weiteren Sichtkontrolle durch den Mitarbeiter verpackt. Erst dann verlässt das verpackte Bauteil den Reinraum – als rundum saubere Sache.

Fräsen, Erodieren und Messen: In der neuen Fertigungszelle im Formenbau arbeiten ein Bearbeitungszentrum, drei Senkerodiermaschinen und eine Messmaschine Hand in Hand – und das 24/7.

Meusburger Hoefer - Hauptartikel

Normalien für die Kunststofffertigung

Das Start-up Picum MT, ein Spin-off des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover, hat ein mobiles Bearbeitungssystem für große Bauteile und komplexe Bearbeitungsaufgaben entwickelt. Damit können Kontur- und  Werkzeuganpassungen sowie Reparaturen direkt vor Ort vorgenommen werden. Aufwendige und zeitintensive Transporte von Bauteilen entfallen.

Picum MT hat ein mobiles Bearbeitungssystem für große Bauteile und komplexe Bearbeitungsaufgaben entwickelt. Damit können Kontur- und Werkzeuganpassungen sowie Reparaturen direkt vor Ort vorgenommen werden.

Die sehr kompakte und leichte Picum  basiert auf einer klassischen seriellen 5-Achs-Kinematik und kann alle wichtigen Bearbeitungsverfahren ausführen. Die Maschine wird auf dem Werkstück angebracht und über der Bearbeitungsstelle positioniert.

Sie erkennt automatisch Lage und Orientierung des Werkstücks in Bezug auf die Maschine und adaptiert einen NC-Code auf die aktuelle Situation. Dann beginnt die Bearbeitung. Ein neuartiges Schnellwechselsystem ermöglicht den einfachen Wechsel zwischen den Bearbeitungsverfahren – zum Beispiel vom Auftragschweißen zum Fräsen.

Die Befestigung des Achssystems  erfolgt mithilfe eines „adaptiven Fachwerks“. Dadurch wird eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht erreicht. Durch verschiedene Kompensationsverfahren erreicht die Picum eine Genauigkeit, die selbst den hohen Ansprüchen des Werkzeugbaus genügt. Müssen sehr große Flächen bearbeitet werden, kann das System einfach versetzt werden. Die Software erkennt die neue Situation und transformiert den NC-Code entsprechend.

Die kompakte Picum kann per Kleintransporter, Anhänger oder in einem kleinen Flugfrachtcontainer zum Einsatzort transportiert werden. Im Gegensatz zum Transport eines sehr großen Werkzeugs oder einer Form spart der Anwender  dadurch nicht nur Transportkosten, es entsteht auch ein enormer Zeitvorteil.

Maschine zum Bauteil statt Bauteil zur Maschine: Die Picum kombiniert die Genauigkeit einer Werkzeugmaschine mit der Flexibilität eines Roboters und der Mobilität einer Bohrmaschine. (© Picum MT)

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Picum - Hauptartikel

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Hybride Werkzeugmaschinen

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Der FairBecher ist ein Projekt mit vielen Beteiligten – in der JVA Heimsheim sind auf 4000 qm Produktionsfläche 15 Werkstätten untergebracht.

Der FairBecher ist ein Projekt mit vielen Beteiligten. Wie die Idee entstand, welche Hürden es zu nehmen gab und wie heute die Serienproduktion läuft, recherchierte die Form+Werkzeug in der JVA Heimsheim. Dort sind auf 4000 qm Produktionsfläche 15 Werkstätten untergebracht.

Gute Ideen gibt es viele – leider sind nicht alle davon finanzierbar. Dass der FairBecher heute von Gefangenen in der Lehrwerkstatt der JVA Heimsheim in Serie produziert wird, ist dem großen Engagement vieler Projektbeteiligter zu verdanken. Die in Kauf nahmen, dass die Produktion des Werkzeugs dann doch etwas länger als geplant dauerte oder dass das Werkzeug zur Abstimmung einige Male hin und her gefahren werden musste.  Die Polierer sprangen spontan ein und arbeiteten ganze neun Tage, um für Entformung und gute Optik zu sorgen.

In zwei Jahren zum Maschinen-  und Anlagenführer

Johannes Schmidt ist Betriebsleiter Ausbildung MAF (Maschinen- und Anlagenführer) im Heimsheimer Gefängnis. Seine Werkstatt ist u.a. mit einem Bearbeitungszentrum von DMG Mori, einer Emco-Drehmaschine und einer Arburg-Spritzgießmaschine ausgestattet. In  einer zweijährigen Lehrzeit vermittelt der Werkzeugmachermeister das Know-how, das vielen Gefangenen in der Zeit nach ihrer Entlassung den Weg in die Wiedereingliederung ebnet. Schmidt war mit einem eigenen Betrieb selbstständig, bevor er 2003 im Vollzuglichen Arbeitswesen (VAW) der JVA begann. Zu Beginn absolvierte er eine 18-monatige Zusatzausbildung, bei der neben Fachfragen in Sachen Vollzugsrecht der Umgang mit den Gefangenen im Vordergrund steht.

Neben der Lehrwerkstatt gibt es ein eigenes Klassenzimmer für den Berufsschulunterricht, in dem Lehrer der  Berufsschule Pforzheim unterrichten. „Die geben wirklich alles, damit unsere Azubis erfolgreich abschließen und so  eine Chance auf einen Job draußen  bekommen“, freut sich Schmidt. „Auch wenn es mal sprachliche Barrieren gibt. Die Lehrlinge, die es wirklich wollen, schaffen es, ihre Lehrzeit mit einem  Abschluss zu beenden.“ Die IHK-Prüfer kommen dazu ins Gefängnis und nehmen die praktische und theoretische Prüfung ab. Ein besonderes Jahr für das Team des Vollzuglichen Arbeitswesens war der Abschlussjahrgang 2017, in dem gleich drei Azubis mit der Note sehr gut abschlossen.

Lars Klapper, Geschäftsführer des VAW, berichtet von den besonderen  Herausforderungen in der JVA: „Obwohl wir über 400 Gefangene haben, müssen wir oft darum kämpfen, eine Handvoll Azubis zu bekommen. Das liegt zum Teil an mangelnden mathematischen oder Sprachkenntnissen, zum Teil aber auch am Trend zu kurzen Haftstrafen. Das  Ziel ist natürlich, dass die Lehrlinge ihre Ausbildung bei uns zu Ende bringen.“ Klapper ist für das gesamte VAW in Heimsheim zuständig und damit Chef von 34 Meistern und Technikern in  insgesamt 15 Werkstätten. Dazu zählen u.a. eine Druckerei, eine Schreinerei, eine Schlosserei, die Textilveredelung, eine Holzwerkstatt und vd. Montagebetriebe.

Wie arbeitet man hinter verschlossenen Türen? „Wir leben von Aufträgen aus der freien Wirtschaft“, so der Geschäftsführer. „Unsere Kunden erwarten Qualität und Termintreue. Und das müssen wir liefern mit dem Klientel, das wir haben. Wir suchen unser Personal nicht, sondern wir nehmen das, was da ist. Das ist nicht ganz ohne.“ Die JVA in Heimsheim war 2001 die erste Haftanstalt mit ISO-Zertifizierung. „Ohne das würden wir Aufträge aus der Automobilwirtschaft gar nicht bekommen“, so Klapper. Der Betrieb ist gewinnorientiert ausgerichtet. Ein Ziel, das das Vollzugliche Arbeitswesen auf Landesebene erreicht. In Heimsheim herrschen aber erschwerte Bedingungen: Da hier geschlossener Vollzug herrscht, gelten besondere Sicherheitsauflagen. Jede Werkstatt ist getrennt, die Türen  verschlossen. Auch darf nicht jeder  Auftrag angenommen werden – eine  Sicherheitsabteilung prüft, ob die zu  verarbeitenden Materialien nicht ein zu hohes Risiko darstellen.

In der JVA gilt Arbeitspflicht. „Wir sind der Meinung, dass Arbeit ein wesentlicher Bestandteil der Resozialisierung ist“, so Klapper. „Studien belegen das.  Jemand mit beruflicher Bildung ist viel weniger anfällig für Straftaten.“ Dafür werden die Gefangenen auch entlohnt,  je nach Art der Tätigkeit in fünf verschiedenen Vergütungsstufen.

Zurück in die Lehrwerkstatt: Ein Gefangener überwacht die Produktion der Kunststoffbecher, die mit einer Zykluszeit  von einer Minute laufen. Gleich nebenan werden die Becher mit einer Tampondruckmaschine auf Kundenwunsch  bedruckt. Die Idee hinter dem Projekt war, die Blechtassen in den Gefängnissen durch Kunststoffbecher abzulösen.  Deren Besonderheiten:

<ul><li>Durch ihre Isolationsrippen sind sie für Heißgetränke geeignet.</li><li>Pfiffige Geometrie mit funktionaler Abtropfposition, CleanDry und einem T-Cut für Teebeutel</li><li>Nachhaltigkeit: Der Rohstoff  Arboblend ist nachwachsend und biologisch abbaubar.</li></ul>

Zur Konstruktion trugen Studenten der Hochschule Reutlingen unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Steffen Ritter bei. Das Werkzeug wurde von der Proform Formenbau GmbH in Pforzheim gebaut und im Anschluss von Marcel Bestenlehrer  poliert, und zwar nicht mit einer reinen Entformungs-, sondern in kompletter Strichpolitur in hoher Qualität. Schließlich sollte der Becher ja am Ende auch gut aussehen.

Derzeit werden pro Tag 500 Becher in Heimsheim produziert. „Der Plan war, zuerst die 18 JVAs im Land auszustatten und danach auch Werbung in der freien Wirtschaft zu machen“, sagt Klapper. „Derzeit sind wir aber mit Bestellungen ausgelastet, ohne überhaupt Werbung  zu machen.“ Sieht also so aus, als ob sie ankommt, die gute Idee.

Team fürs Vollzugliche Arbeitswesen: Stellvertretender Betriebsleiter Christian Arth, Geschäftsführer Lars Klapper, Ausbildungsleiter Johannes Schmidt (v.l.).

Blick in die Spritzgießmaschine: Für eine leichte Entformung des Biokunststoffs wurde das Werkzeug poliert.

Bunte Vielfalt: Der FairBecher wird in unterschiedlichen Farben produziert und auf Wunsch mit Logo bedruckt.

JVA Heimsheim Proform - Hauptartikel

Vollzugliches Arbeitswesen (VAW) Justizvollzugsanstalt Heimsheim

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<a href="http://www.bestenlehrer.de">www.bestenlehrer.de</a>

<a href="http://www.reutlingen-university.de">www.reutlingen-university.de</a>

<a href="http://www.proform-formenbau.de">www.proform-formenbau.de</a>

Spritzgießwerkzeuge

Eine schicke Echse demonstriert die Vorteile von konturnaher Kühlung und variothermer  Temperierung und überzeugt durch energieeffiziente Produktion.

Eine schicke Echse demonstriert die Vorteile von konturnaher Kühlung und variothermer  Temperierung und besticht durch eine teils polierte, teils strukturierte Oberfläche ohne  Bindenähte. Nebenbei überzeugt sie durch kurze Zykluszeiten und energieeffiziente Produktion.

Ein echter Hingucker auf der diesjährigen Moulding Expo war der ‚Gekko‘, der live am Deckerform-Stand produziert wurde. Die Form+Werkzeug fragte bei drei Projektpartnern nach, was den Gekko so besonders macht.

Das Spritzgießwerkzeug: ein umformender Wärmetauscher

In der Spritzgießbranche erhält man auf die Frage, was denn ein gutes Spritzgießwerkzeug ausmache, häufig eine Antwort, die die hohe Präzision und Maßhaltigkeit der Formeinsätze und der Form als Ganzes in den Vordergrund rückt. Nur ganz selten wird auf die eigentliche, zentrale Aufgabe eines Spritzgießwerkzeugs eingegangen, nämlich die des Wärmeaustauschs zwischen dem Temperiermedium und der Kunststoffschmelze.  So sieht es jedenfalls die Contura MTC GmbH. Ein Spritzgießwerkzeug sei in allererster Linie ein umformender Wärmetauscher, der die schwierige Aufgabe hat, aus einer während ihrer Abkühlung stark schwindenden Formmasse die Wärme so effizient wie möglich abzuführen.

Die ‚Werkzeugtemperierer‘ von Contura haben sich das Thema konturfolgende, segmentierte Temperierung auf die Fahnen geschrieben und übernehmen auf Wunsch die Planung, Konstruktion und Fertigung der entsprechenden Spritzgießwerkzeuge. Beim Gekko werden separat ansteuerbare, konturfolgende Temperierkanäle im Werkzeugeinsatz so eingebracht, dass der Kunststoff in der Werkzeugform möglichst optimal temperiert wird, um ein allen Qualitätsmerkmalen entsprechendes Kunststoffformteil zu produzieren. Auf diese Weise können Bindenähte an optisch exponierten Flächen vermieden und komplexe Oberflächen ohne Schlieren und auch mit matten Glanzgraden erzeugt werden. Durch die konturfolgende Temperierung vergrößert sich die Fläche des Wärmetauschers, und die Wärmeabfuhr im Werkzeug beschleunigt sich, sodass Hotspots weitestgehend vermieden werden. Dabei bedeutet die reduzierte Kühlzeit keinesfalls Einbußen in der Formteilqualität, sondern eine deutliche Verbesserung der Oberflächen- und damit der ganzheitlichen Produktqualität.

Die Spritzgießform bei diesem Projekt wurde von Deckerform gefertigt. Bei dieser Form sind sowohl auf der beweglichen als auch auf der festen Werkzeugseite Einsätze mit konturnaher Kühlung verbaut, die von Contura entwickelt und gefertigt wurden. Hätte man die Formteile konventionell temperiert, wären deutlich sichtbare Bindenähte entstanden. Durch die variotherme Temperierung verschwinden diese Bindenähte  visuell vollständig, und die polierte und lasertexturierte Class-A-Oberfläche kann effizient realisiert werden. Durch die Kühlung entsteht zusätzlich weniger Verzug im Bauteil, womit sich die Maßhaltigkeit und die Reproduzierbarkeit des Gekkos messbar verbessern. Ein weiterer gewünschter Effekt der konturnahen Kühlung sind die dadurch möglichen kurzen Zykluszeiten in einem wirtschaftlichen und effizienten Produktionsprozess. Bestätigt werden diese Aussagen durch die im Vorfeld getätigten Berechnungen und Entwicklungen, die von der Deckerform-Ideenschmiede durchgeführt wurden.

Variotherm – und trotzdem  energieeffizient

Ein bedenkenswerter Punkt des variothermen Temperierens ist der erhöhte Energieverbrauch im Werkzeug. Deswegen setzte das Gemeinschaftsprojekt auf der MEX auf eine vollelektrische Toyo-Spritzgießmaschine mit 500 kN Schließkraft, die den erhöhten Energieverbrauch, dank einem Energieverbrauch von lediglich einem Drittel im Vergleich zu herkömmlichen hydraulischen Spritzgießmaschinen, deutlich kompensiert.

Die Optik und Haptik des Gekko wurde in der Reichle Technologiezentrum GmbH entworfen und eingebracht. Dieser vereint unterschiedliche Oberflächenstrukturen von hochglanzpolierten Flächen über matte Feinstrukturen mit Bürstungsoptik bis hin zu komplex-geometrischen 3D-Strukturen, um Dynamik und Kontraste zu erzeugen. Die geometrischen Texturen greifen dabei den Charakter der sogenannten Maori-Tattoo-Zeichnung des Tiers auf, die durch ihre Feinheit ein gelungenes Wechselspiel bildet. Manche Bereiche wurden mit Feinstrukturen in Bürstungsoptik veredelt.

Die Strukturen richten sich dabei entlang der Körperlinie aus, wodurch der Gekko noch dynamischer wirkt. Hochglanzflächen in den Augen lassen diese strahlen und deutlich vom Rest abgrenzen.

Um zudem eine gute Entformbarkeit zu gewährleisten, laufen die Feinstrukturen von 100 % aus bis zu 10 % Sichtbarkeit zu den Rändern hin aus. Die Technologie der Lasertexturierung wird  bereits serienmäßig in Spritzgießformen verwendet, jedoch sind die hohe Komplexität und das Zusammenspiel aller Parteien bei dem Gekko sehr innovativ.  Nur wenn alle Technologien richtig aufeinander abgestimmt werden, kann ein qualitativ hochwertiges Kunststoffteil entstehen.

Projektpartner: Thorsten Müller-Schmetz (Contura), Anna Tschacha (Deckerform), Volker Reichle (Reichle) und Franz Tschacha (Deckerform) (v.l.).

Mit aufregender Haptik und Optik: Der Gekko glänzt nur da, wo er soll.

Deckerform Reichle - Hauptartikel

Dynamische / variotherme Temperierung

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Laserstrukturieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Digitale Freigabeprozesse für Spritzgießwerkzeuge

Wissenschaftler haben die Freigabeprozesse für Formteile und Werkzeuge mittels Punktewolkentechnologie und Reverse Engineering deutlich optimiert.

Wissenschaftler am Labor für Kunststofftechnik der Hochschule Esslingen haben mit Partnern aus der Kunststoffindustrie die Freigabeprozesse für Formteile und insbesondere Werkzeuge mittels Punktewolkentechnologie und Reverse Engineering deutlich optimiert und beschleunigt.

Unter dem Projektnamen „Optimierter Freigabeprozess von Formteilen und Werkzeugen mittels Punktewolkentechnologie und Reverse Engineering“ arbeiteten Forscher vom Labor für Kunststofftechnik (LKT) von der Hochschule Esslingen und Partner aus der Industrie daran, die Digitalisierung für eine Beschleunigung der Prozesse zu nutzen, die Qualität zu steigern und Kosten zu optimieren.

Präzisionsbauteile aus Kunststoff werden meist mit dem Spritzgießverfahren hergestellt: Ein fester Werkstoff wird verflüssigt und dann unter Druck in eine Form gespritzt. Während des Abkühlungsprozesses erhält das Bauteil seine endgültige Geometrie.

Dabei kommt es jedoch zu Schwindung und Verzug. Ein großer Nachteil für Präzisionsbauteile, bei denen der Kunde eine höchst exakte Geometrie erwartet. Durch eine optimale Bauteil- und Werkzeugauslegung mittels CAD-Geometrien wird dieses Problem zwar minimiert, vollständig verhindert wird es jedoch nicht. Ein Ansatz zur  Verhinderung von Verzug ist es, den Hohlraum der Form so zu gestalten, dass er Verzug und Schwindung beim fertigen Bauteil entgegenwirkt. Diese Auslegung des Werkzeugs ist ein sehr komplexer  Prozess, bei dem eine Vielzahl von Versuchen notwendig ist, um ein optimales Ergebnis zu erreichen.

 Dieser hohe Aufwand im Vorfeld des Produktionsprozesses kostet Zeit und Geld. Gesucht  wurde daher nach einem  systematischen und effektiven Korrekturprozess, der den Aufwand signifikant reduziert.

Streifenlicht macht kleinste Abweichungen sichtbar

Eine Lösung bietet das Streifenlichtverfahren. Damit lässt sich die Geometrie der formgebenden Teile sehr genau erfassen. Die Streifenlichtanlage verfügt über einen  Stereokameraaufbau, ein Sensor projiziert verschiedene Streifenmuster auf die Objektoberfläche. Die beiden Kameras zeichnen diese Streifenmuster auf und liefern somit ein komplettes räumliches Bild des Objekts. Mittels spezieller optischer Gleichungen werden dann  automatisch und in hoher Präzision für jeden Bildpunkt unabhängige 3D-Koordinaten berechnet.

Der anschließende Vergleich dieser digitalen Streifenlichtmessung mit dem CAD-Modell liefert sehr schnell umfassende Informationen zur tatsächlichen und zur idealen Form von Formteil und Werkzeug. Die Werkzeuggeometrie wird zunächst virtuell korrigiert, anschließend kann das Werkzeug entsprechend gebaut und ausgelegt werden. Die Leistungsfähigkeit dieser Methode hat sich bereits in zahlreichen Projekten in der praktischen Anwendung bestätigt. Der digitale Korrekturprozess ist sicher, schnell und kostengünstig.

Erst messen, dann vergleichen: Die Stereokamera liefert ein komplettes räumliches Bild des Objekts, das dann mit dem CAD-Modell abgeglichen werden kann.

 Streifenlichtanlage mit Stereokameraaufbau: Ein Sensor projiziert verschiedene Streifenmuster auf die Objektoberfläche.