Lesen Sie außerdem in dieser Ausgabe:

<ul><li>Diffizil: 3D-Druck von technischen Kunststoffteilen für Höhlentaucher</li><li>Agil: Horn im Interview über Unternehmensführung in schwierigen Zeiten</li><li>Mobil: Polieren, Schleifen und Werkzeugreparaturen kabellos durchführen</li></ul>

Zu Beginn dieser Ausgabe möchte ich Sie gerne in eine ganz andere Welt entführen: und zwar unter Wasser.

Zu Beginn dieser Ausgabe möchte ich Sie gerne in eine ganz andere Welt entführen: und zwar unter Wasser, genauer: zu den Höhlentauchern.

Für meine Vor-Ort-Reportage fuhr ich zu einem eher unbekannten Start-up, der Thor Offshore Engineering. Das Hauptprodukt der Lüdenscheider ist eine Tauchlampe. Allerdings keine 08/15-Lampe für den Hobbytaucher, sondern ein Hightechgerät fürs professionelle TecDiving. Wenn ein Höhlentaucher für viele Stunden abtaucht, spielt die Lampe eine große Rolle in Sachen Sicherheit. Die Konstrukteure entwickelten ein völlig neues Produkt, dessen Clou ein funktionaler Bajonettverschluss aus dem 3D-Drucker ist. Support erhielten sie dabei von ihrem Mutterhaus, der branchenbekannten Canto Ing. GmbH. Von Konstruktion über den 3D-Druck bis hin zum Werkzeugbau. Nachzulesen ab Seite 14.

Für den Werkzeughersteller Horn in Tübingen spielt Sicherheit auch eine große Rolle. „Ein wichtiger Grundsatz in 2020 für uns war immer, dass der Arbeitsplatz im Unternehmen der sicherste Platz ist“, so das gemeinsame Credo der Geschäftsführer Lothar und Markus Horn. Wie das Motto „Horn-Office“ statt Home-Office in die Tat umgesetzt wurde, erläutern die beiden im exklusiven Interview mit der Form+Werkzeug, zu lesen ab Seite 26.

Tja, liebe Leserinnen und Leser, damit sind wir auch schon bei der letzten Ausgabe dieses Jahres angelangt. Vieles ist derzeit ungewiss, aber eins ist sicher:  auch im nächsten Jahr werden  wir für Sie wieder spannenden Lesestoff aufbereiten!

 Viel Spaß beim Lesen dieser Ausgabe wünscht Ihnen

<a href="mailto:susanne.schroeder@hanser.de">susanne.schroeder@hanser.de</a>

Susanne Schröder  ist Chefredakteurin der FORM+Werkzeug.

Editorial Schröder

Die Horst Scholz GmbH muss Werkzeugtoleranzen kleiner 10 µm einhalten. Eine Herausforderung, die der Kunststoffverarbeiter durch ein perfektes Zusammenspiel von Konstruktion, Werkzeugbau, Messtechnik und der Software Zeiss Reverse Engineering bewältigt.

Hochpräzise Formen sind die Voraussetzung für qualitativ hochwertigen Spritzgießteile: Eine Bauteiltoleranz unter  30 µm setzt beispielsweise Werkzeugtoleranzen kleiner 10 µm voraus. Eine  Herausforderung, die die Horst Scholz GmbH & Co. KG durch ein perfektes  Zusammenspiel von Konstruktion, Werkzeugbau, Spritzgieß- und Messtechnik und ihre permanente Suche nach relevanten Innovationen bewältigt.

Und seitdem die Franken mit der Software Zeiss Reverse Engineering  arbeiten, korrigieren sie ihre hochpräzisen Werkzeuge deutlich effizienter und schneller.„Wenn es um die Qualität geht, machen wir keine Abstriche, nie“, betont der technische Leiter der Firma Horst Scholz GmbH & Co. KG. Ein Satz, den sich hierzulande zwar viele Unternehmen auf die Fahne schreiben. Doch nicht alle können die versprochenen Standards am Ende halten, weiß Karl-Herbert Ebert. Er könnte locker zig Firmen aufzählen, die nach einem gescheiterten Fertigungsversuch letztlich bei ihnen anklopfen. Um zu verstehen, warum es eine Herausforderung ist, in den Marktsegmenten der Scholz GmbH eine hohe Produktqualität zu liefern, reicht ein Blick in die Ausstellungsvitrinen des Unternehmens. Hier liegen unter Lupen Kunststoffspritzgussteile, die kleiner sind als ein Streichholzkopf, die weniger als ein 1.000tel Gramm wiegen oder auch Teile mit komplexen geometrischen Formen. Und die alle, betont Ebert, „ihre Funktion nur erfüllen, wenn sie innerhalb der vorgegeben, sehr engen Toleranzen gefertigt werden“.  Dabei reicht es natürlich nicht, dass nur ein gewisser Prozentsatz der Teile „perfekt ist“. Die gesamte Charge muss stimmen. Ein Anspruch, der auch angesichts der eher vage gehaltenen Aussagen der Materialeigenschaften des Rohstoffes nur „aufgrund unseres hohen Fachwissens und dank des Einsatzes modernster Technologien gelingt“, so Ebert, der seit 35 Jahren bei Scholz arbeitet; ein 1974 gegründetes Familienunternehmen, das seine Frau Gertrud Ebert 1991 von ihrem Vater Horst Scholz übernahm.

Hightech in Kunststoff, um  Medikamente in µl zu dosieren

Siemens, Braun, Festo, Stihl oder Bosch – die Liste der Kunden der Scholz GmbH ist lang und sehr namhaft. Und sie alle  kommen nach Gundelsdorf, einem ca. 300-Seelen-Ort, seit 1979 Ortsteil von Kronach, dem Sitz des Kunststoffverarbeiters, der zu den sogenannten Hidden Champions Deutschlands gehört. Auch das schweizerische Unternehmen Sensile Medical AG scheute 2009 nicht den Weg nach Bayern, um hier Teile einer Patch-Pumpe für die Verabreichung von Medikamenten fertigen zu lassen. Ein Auftrag, der angesichts der komplexen geometrischen Formen der Pumpenteile die Konstrukteure und den Werkzeugbau gleichermaßen herausforderte.

Und genau deshalb perfekt in das Aufgabenspektrum der Oberfranken passte. „Es muss schwer sein, sonst kann es ja jeder“, fasst Ebert die Arbeitshaltung der mittlerweile knapp 200 Mitarbeiter der Scholz GmbH zusammen. Für Sensile Medical wiederum eine gute Basis für die Zusammenarbeit. „Eine Patch-Pumpe  ermöglicht die subkutane Verabreichung von Medikamenten. Um Fehlmedikationen zu verhindern, muss die Abgabe des Medikaments jedoch hoch präzise sein“, erklärt Derek Brandt, CEO von Sensile  Medical. Und genau daran lag auch die zu lösende Aufgabe für den Kunststoffverarbeiter. „Wir mussten sicherstellen, dass die Toleranzen der beiden Kammern exakt eingehalten werden, um eine Fehldosierung im µl-Bereich des Medikamentes zu vermeiden“, erklärt Frank Röder,  Ingenieur in der Konstruktionsabteilung bei Scholz. „Dass wir das geschafft  haben, liegt an unserem hohen Know-how über die gesamte Prozesskette“, so der 41-jährige. Dass die Pumpe früher  als sonst in die Fertigung gehen konnte, verdankt das Unternehmen laut Röder  der Software Zeiss Reverse Engineering, kurz ZRE.

ZRE verarbeitet unstrukturierte 3D-Punktewolken, ganz gleich, ob die Daten über taktile Messgeräte, Computertomografen, Laserscanner oder optoelektronische Geräte gewonnen wurden. Aus den Punktewolken detektiert die Software dann die zugrunde liegenden Geometrien. Dank der von Zeiss entwickelten  Algorithmen zur Flächenrückführung  eignet sich die Software besonders für Unternehmen, die, wie die Scholz GmbH, ihre hochpräzisen Messdaten zu einem exakten CAD-Modell verarbeiten wollen. Und noch ein Punkt machte den Einsatz der Zeiss Software für Röder und seine Kollegen so interessant: „Es gibt derzeit keine Software zur Flächenrückführung mit speziell für den Werkzeugbau integrierten Funktionen.“

Aufmerksam wurde der Kunststoffverarbeiter auf die Software während  einer Informationsveranstaltung von Zeiss in Oberkochen. Sofort erkannten die teilnehmenden Ingenieure das  Potenzial der Lösung für ihr Unternehmen. Und das, obwohl die Software 2014 noch in den Kinderschuhen steckte. Ihre Erwartungen wurden laut Röder nicht enttäuscht. Schnell zeichnete sich bei Scholz ab, dass die Zeiss Software die Korrekturschleifen im Werkzeugbau drastisch reduziert. „Wir waren von Anfang an begeistert“, betont Röder, der normalerweise nicht zu Superlativen greift. Eine Begeisterung, die ihm und seinen zwei Kollegen auch darüber hinweghalf, dass die Software zu Beginn „nicht gerade nutzerfreundlich daherkam“. Verbesserungsvorschläge die sie als Pilotkunde gegenüber Zeiss anmerkten, wurden diskutiert und umgesetzt.  Innerhalb von nur zwei Jahren hat sich für Röder die Benutzerfreundlichkeit der Software erheblich verbessert. Heute würde der Ingenieur ZRE ohne Vorbehalte weiterempfehlen.

Pro Jahr stoßen die Spritzgießmaschinen der Firma Scholz ca. 1,5 Mrd. Teile aus. Die für die Produktion notwendigen Spritzgießwerkzeuge werden im hauseigenen Formenbau von rund 40 Mitarbeitern  erstellt. Seit 2009 realisieren sie dabei  eine Präzision auf einem Mikrometer, das sind 0,001 Millimeter. Unterstützt werden sie dabei von den Konstrukteuren der Firma, die bei jedem Auftrag die Artikel für das Spritzgießverfahren so anpassen, dass viele unerwünschte Effekte bereits im Vorfeld vermieden werden. So versuchen sie beispielsweise, die Wandstärke der Bauteile so auszulegen, dass die einzelnen Bereiche möglichst simultan abkühlen bzw. gleich stark schrumpfen. Eine Aufgabe, die neben dem Konstruktions-Know-how auch ein umfassendes Kunststoffwissen erfordert. Insbesondere bei Mikroteilen, Werkstücken mit einer komplexen Bauteilgeometrie oder bei Teilen mit sehr engen Toleranzvorgaben brauchte es in der Vergangenheit oftm als viele Werkzeugkorrekturen, um die Abweichung der Geometrie von der  gewünschten Form beim Abkühlen des Kunststoffs in den Griff zu bekommen. Bevor die Konstrukteure mit der Zeiss  Lösung arbeiteten, mussten sie für  anspruchsvolle Korrekturvorhaben zunächst die Abweichungen zwischen den Scan-Daten der ersten gefertigten Testteile und den CAD-Daten händisch in  Excel-Dateien übertragen, um sie dort auszuwerten. Ein sehr zeitaufwendiges und fehlerbehaftetes Vorgehen und  eines, mit dem sich in der Regel „nur wenige Abweichungspunkte erfassen lassen, was das Ganze wiederum ungenau macht“, so Röder. Fünf oder mehr Korrekturschleifen bis zum perfekten Werkzeug waren daher auch bei der Scholz GmbH bei sehr anspruchsvollen Teilen keine Seltenheit. Wie groß die Zeiteinsparungen sind, seitdem der Kunststoffverarbeiter die ZRE Software einsetzt, wird laut Röder gut am Beispiel der Patch-Pumpe der Firma Sensile Medical deutlich. „Trotz der anspruchsvollen Geometrie und dem Einbringen von zwei  unterschiedlichen Kunststoffen brauchten wir nur zwei Korrekturdurchläufe“, betont der Ingenieur, der im selben Atemzug die zeitlichen Vorteile konkretisierte. „Mehr als fünf Monate früher als üblich konnte der Kunde in die Serienproduktion gehen, was für das Unternehmen natürlich ein riesiger Wettbewerbsvorteil ist.“

Daten praxistauglich aufbereiten und aufs Werkzeug rückübertragen

Um die Werkzeugkorrektur mit ZRE derart beschleunigen zu können, wie es mit der Patch-Pumpe gelang, braucht es zunächst hochpräzise Ist-Daten. Die Oberfranken generieren diese in erster Linie über einen Computertomografen und ein hochgenaues Koordinatenmessgerät, der Zeiss Prismo. Übertragen werden diese Daten per Knopfdruck über eine neutrale Schnittstelle ins ZRE. Die Zeiss Software errechnet aus den Punktewolken Flächen und fügt diese bei Bedarf zu einem Modell zusammen. Das so  gewonnene 3D-Modell der gescannten Teile wird dann mit dem CAD-Modell  abgeglichen. Durch die Falschfarbendarstellung wird schnell ersichtlich, an welchen Stellen die Werte voneinander abweichen.

Röder und seine Kollegen definieren die zu korrigierenden Abschnitte, welche beispielsweise für die Dichtigkeit oder die Passung relevant sind. Für diese kritischen Stellen berechnet Zeiss ZRE dann mit wenigen Mausklicks die Korrekturwerte für die neuen Flächen. Die im ZRE korrigierten Bereiche werden anschließend zurück an die Konstruktion übermittelt. Die Herausforderung liegt laut Röder nicht in der Erzeugung der Daten, sondern diese für die Weiterverarbeitung praxistauglich aufzubereiten. Mit der ZRE Software lässt sich so der Prozess deutlich optimieren. Auch wenn die Software eine Übertragung der Veränderungen gleich auf das Werkzeugmodell ermöglicht, bedeutet das laut Röder „natürlich keine 1:1-Übernahme. Was, wo und wie geändert wird, legen wir letztlich aufgrund unserer Erfahrung fest.“ Jährlich bearbeiten Röder und seine Kollegen etwa 15% aller Kundenaufträge mit der Zeiss Software – insbesondere wenn „wir an die Grenze des technisch und oder physikalisch Machbaren gehen, kommen wir ohne die Software nicht zum perfekten Ergebnis oder sind zumindest nicht wirtschaftlich effizient“. Eine Einschätzung, die auch der technische Leiter teilt: „Mit der Zeiss Software verkürzen wir die Entwicklungszeiten.“ Die Software ist daher auch für Ebert ein weiteres wichtiges Puzzleteil, um dem Anliegen des Unternehmens gerecht zu werden, „trotz höchster Qualität die Kosten für die Kunden nicht aus den Augen zu verlieren“.

Blick in die Spritzgießmaschine: Konstrukteur Frank Röder sucht regelmäßig die Expertise seiner Fertigungskollegen.

Qualitätssicherung: Die Qualität seiner Produkte prüft die Horst Scholz GmbH u. a. mit einem Koordinatenmessgerät aus dem Hause Zeiss.

Toleranzen im  µm-Bereich: Die Geometrie der Patch-Pumpe ist anspruchsvoll und deshalb schwierig zu fertigen

Abgleich Scan mit CAD-Daten: Abweichungen lassen sich durch eine Falsch-Farben-Darstellung schnell identifizieren.

Name - Hauptartikel

Reverse Engineering

Produktentwicklung (F+E)

Industrielle Messtechnik

Messtechnik

DMG Mori präsentiert mit der 4.000 m² großen Excellence Factory in Pfronten ein zukunftsfähiges Montagekonzept für die Produktion der monoBLOCK 5-Achs-Bearbeitungszentren. Die Fließmontage mit fahrerlosem AGV-Transportsystem (Automated Guided Vehicles) führt zu 30% Produktivitätssteigerung.

„Investitionen in Innovationen sind der einzige Weg aus der Krise. Wir automatisieren und digitalisieren deshalb auch die interne Wertschöpfungskette“, sagt Christian Thönes, Vorstandsvorsitzender der DMG Mori Aktiengesellschaft.

Herzstück der Produktion in der neuen monoBLOCK Excellence Factory ist ein fahrerloses AGV-Transportsystem. Die AGVs bewegen die Maschinen autonom mit einer Geschwindigkeit von 45mm/Minute durch die Montagestationen. Eine optische Navigation mittels neuester Laserscan-Technologie sorgt für einen kontinuierlichen Ablauf. In 34 Takten – vom Grundaufbau über die Kabine der Maschine bis zur Endabnahme – entsteht in einer Fließmontage der komplette Modellmix der monoBLOCK Baureihe inklusive der Reihen mit Palettenwechsler (DMC) und Fräs-Dreh-Tisch (FD). Die AGVs sind auch per Fernsteuerung frei  navigierbar. Die flexible Taktung der Maschinen sichert einen unterbrechungs- und störungsfreien Fluss im Montageprozess.

Bei Taktzeiten von zweieinhalb Stunden ist jede monoBLOCK Maschine fortan in nur sieben Tage fertig montiert. Dies entspricht einer Reduktion um 30%. Ein Produktivitätssprung, der die Kapazitäten am Standort von bisher 600 auf nun 1.000 Maschinen pro Jahr steigert. „Unser Ziel war es, die  Flächeneffizienz zu steigern und den vollständigen Modellmix der Baureihe hochflexibel, verschwendungsfrei und noch produktiver fertigen zu können“, so Reinhard Musch, Geschäftsführer Deckel Maho Pfronten. Auch die Arbeit hat sich in der Fertigung zukunftsweisend verändert: „Wir haben unsere Fachkräfte von Anfang an in die Konzeption unserer neuen Fabrik eingebunden, alle Prozesse hinsichtlich der Ergonomie entscheidend verbessert und eine optimale Arbeitsumgebung geschaffen“, erläutert Musch. Die gesteigerte Produktivität will DMG Mori dabei an seine Kunden weitergeben: Alle Preise für monoBLOCK Modelle werden um 10.000 € gesenkt, zusätzlich wird das Genauigkeitspaket in den Standard integriert. Somit soll sich für Kunden ein Preisvorteil von 30.000 Euro ergeben.

34 fahrerlose Transportsysteme: sind in der neuen Fließmontage der monoBlock Factory bei Deckel Maho in Pfronten im Einsatz.

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

5-Achs-Bearbeitungszentren

Bearbeitungszentren

Auch als rein virtuelle Messe will die Formnext vom 10. bis 12. November der führende  internationale Marktplatz für Innovationen und Networking der additiven Fertigung und  intelligenten Produktion sein. Aussteller aus der gesamten AM-Prozesskette tragen dazu bei.

Auch als rein virtuelle Messe will die Formnext vom 10. bis 12. November der führende internationale Marktplatz für Innovationen und Networking der additiven Fertigung und intelligenten Produktion sein. Aussteller aus der gesamten AM-Prozesskette tragen dazu bei.

Als Formnext Connect bietet die Fachmesse für Additive Fertigung auch in diesem Jahr unter anderem die Präsentation und Neuheiten weltweit führender Aussteller, ein intelligentes Matchmaking, sowie ein umfangreiches Rahmenprogramm, das den Teilnehmern den Einblick in aktuelle Entwicklungen der Branche und einzelner Technologien erlaubt.

„Damit schafft die Formnext Connect zum Jahresende eine wichtige Plattform für die AM-Community, um auch in  Zeiten wie diesen effizient Neuheiten vorzustellen, sich auszutauschen und über Projekte und Geschäfte zu sprechen“, so Sascha F. Wenzler, Vice  President Formnext bei der Mesago  Messe Frankfurt GmbH.

Zu den Ausstellern zählen wichtige AM-Unternehmen und Anlagen-Hersteller wie 3D Systems, Additive Industries,  Arburg, Carbon, EOS, Formlabs, GE Additive, HP, Markforged, Materialise, Mitsubishi Heavy Industries, Renishaw, Siemens, SLM Solutions, Stratasys und Trumpf.

Produktneuheiten werden digital vorgestellt

Einige werden auf der Formnext Connect wegweisende Produktneuheiten erstmals der Fachwelt vorstellen. Darüber  hinaus nehmen zahlreiche weitere Unternehmen entlang der gesamten Prozesskette als digitale Austeller teil: Autodesk, BASF, Covestro, Dyemansion, Evonik, H.C. Starck, Heraeus, Höganäs, Oerlikon, Postprocess sowie Forschungseinrichtungen wie die Fraunhofer Institute IPT, ILT und IAPT und weitere innovative Unternehmen aus den Bereichen Design, Materialien, Hardware, Software, Postprocessing und Qualitätssicherung. Auch für die weltweite Start-up Community ist die Formnext Connect 2020 der Treffpunkt, um sich zu präsentieren und mit Anwendern oder möglichen Investoren ins Gespräch zu kommen. Die digitalen Besucher können an zahlreichen „Panel  Discussions“ zu unterschiedlichsten  Themen aus der AM-Welt teilnehmen. Ein hohes Maß an Fachwissen wird in zielgruppenspezifischen Sessions sowie in Round-Table-Gesprächen vermittelt, die auch von Ausstellern organisiert und angeboten werden können. Hier werden auch zum Beispiel technologische  Entwicklungen tiefergehend erklärt.

KI bringt passende  Geschäftspartner zusammen

Anhand der Angaben und Präferenzen von Ausstellern und Besuchern erstellt  eine KI-gestützte Matchmaking-Software jeweils Kontaktvorschläge. „Für den Ansatz, einen Teilnehmer mit seiner konkreten Fragestellung direkt mit einem  Experten seitens der Aussteller zu verbinden und dadurch die Möglichkeit eines  direkten Austauschs zu bieten, haben wir uns bewusst entschieden, um den größtmöglichen Mehrwert für die Teilnehmer zu generieren“, erklärt Wenzler.

Aussteller halten den fachlichen Austausch für unerlässlich

Für die Aussteller aus der AM-Welt hat die Formnext Connect auch als virtuelle Veranstaltung eine große Bedeutung. „Die Formnext ist die Leitmesse für  die AM-Community und für uns somit unerlässlich, um uns mit Neu- und  Bestandskunden auszutauschen“, erklärt Florian Bautz, CEO German RepRap GmbH. „Unsere Teilnahme an der Formnext Connect sehen wir damit als Pflicht, um mit der Community im Dialog zu  bleiben und unsere Lösungen zu präsentieren – effektiv und digital.“

Auch für Dr. Karsten Heuser, VP  Additive Manufacturing in Siemens  Digital Industries, ist die Formnext  Connect die wichtigste AM-Plattform, um das eigene Netzwerk auszubauen und Innovationen zu präsentieren. „Die AM-Community hat noch eine Menge Arbeit vor sich, da die Nachfrage nach einer robusten und effizienten industriellen Additive Manufacturing- Produktion im „New Normal“ der Fertigungswelt steigt.“ Unter dem Slogan „Partnering for the next step to industrialize additive manufacturing @ Formnext Connect“ arbeitet Siemens intensiv an verschiedenen Formaten, um mit Partnern und Kunden zusammenzuarbeiten: Zum Beispiel im Rahmen eines Experten-zu-Experten-Austauschs auf der Plattform Formnext Connect oder durch die Vorbereitung von Live-Übertragungen, um die  neuesten Pionierleistungen für die  AM-Factory der Zukunft zu präsentieren. „Wir alle halten unsere Zeitpläne für Formnext Connect im November blockiert und freuen uns darauf, Sie alle wiederzusehen – wenn auch nur virtuell“, so Heuser.

In Verbindung bleiben: Um den Playern der AM-Branche auch zu Corona-Zeiten den Austausch zu ermöglichen, findet die Formnext 2020 in virtueller Form statt.

Formnext - Hauptartikel

Alle Informationen zu den Ausstellern, dem Rahmenprogramm und den Möglichkeiten beim virtuellen Messebesuch finden Sie auf

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

Verfahren für die additive Fertigung

Anlagen für die Additive Fertigung

CAM für die additive Fertigung

Software

3D-Druck von technischen Kunststoffteilen

Thor Offshore Engineering entwickelte eine völlig neue Tauchleuchte. Der eigentliche Clou liegt dabei auf einem funktionalen Steckverbinder. Wie er konstruiert ist und warum er so wichtig ist, erklärt einer seiner Erfinder im exklusiven Gespräch mit der Form+Werkzeug.

Es ist dunkel. Die Wassertemperatur beträgt drei Grad. Der  Taucher befindet sich auf 150 m Tiefe – was bedeutet, dass er nach Absolvierung der nötigen Dekompressions-Stopps frühestens nach vier Stunden auftauchen kann. Wenn ein Wechsel des Brenners in seiner Lampe nötig wird, ist seine Bewegungsfreiheit durch Neoprenhandschuhe, einen Tauchanzug und mehrere an seiner  Ausrüstung befestigte Tanks beeinträchtigt. In dieser Situation muss jeder Griff sitzen.

Warum das Ein- und Ausrasten  so wichtig ist

Entscheidend ist, dass beim Brennerwechsel die Arretierung ein deutliches haptisches Feedback gibt. Sprich: der  Bajonettverschluss muss hörbar und (auch durch einen dicken Handschuh) fühlbar ausrasten und mit dem eingewechselten Brenner wieder einrasten. Damit sicher ist, dass die Lampe für  weitere Stunden leuchtet.

Das technische Tauchen oder TecDiving unterscheidet sich grundlegend vom Sporttauchen. Hagen Tschorn,  Geschäftsführer von Thor Offshore  Engineering, erklärt es so: „Wir sind hier im Profibereich unterwegs. Die einen fahren mit ihrem Auto zum Brötchen holen – wir befinden uns in der Formel 1.“ Neben Luft- bzw. Gasgemischen und Wärme ist für einen TecDiver das Licht existenziell. Es dient nicht nur dem Sehen, sondern auch der Kommunikation der Taucher untereinander. Mithilfe des Spots können so auch über große Entfernungen Zeichen übermittelt werden. Die Tauchlampe Thor Rev. 2.0 wurde für TecDiver entwickelt. Dazu zählen neben Spezialeinheiten von Militär, Polizei oder Feuerwehren auch ambitionierte Hobbytaucher. Die Zielgruppe ist damit überschaubar klein. Wieso kommen also ein paar Lüdenscheider auf die Idee, in ein solches Projekt zu investieren? Gar, eine eigene Firma zu gründen?

„Wie so oft kommt hier der Zufall ins Spiel“, berichtet Hagen Tschorn. „Ein Freund und TecDiver kam auf uns zu und wünschte sich eine Tauchlampe mit  speziellen Anforderungen.“ Die Wunschliste las sich mehr oder weniger wie eine Aufzählung der Kompetenzen der Canto Ing. GmbH, bei der Tschorn seit 16 Jahren in der Geschäftsführung tätig ist.

Die Firma Canto startete vor 26 Jahren mit einem kleinen Modell- und Prototypenbau. Der Betrieb entwickelte sich und seine Technologien permanent  weiter. Die rund 30 Mitarbeiter in Lüdenscheid stehen heute für:

<ul><li>Entwicklung und Konstruktion: Die Dienstleistung reicht dabei von Konzeption, Design, Auslegung von Baugruppen bis hin zu FEM- Berechnungen.</li><li>Modellbau: ‚Quick and dirty‘ werden in diesem Bereich funktionsfähige Prototypen aus Metall oder Kunststoff hergestellt, auf Wunsch inklusive veredelter Oberflächen mit Lack, Chrom oder Strukturen.</li><li>Werkzeugbau: Hier reicht das Repertoire von Vorrichtungen, Prototypenwerkzeugen bis hin zu Serien-Spritzgießwerkzeugen inkl. konturnaher Temperierungen.</li><li>Vom Einzelteil bis zur Serienproduktion: Für Prototypen, Kleinserien und Serien bis zu Stückzahlen von mehreren Hunderttausend. Im Fokus stehen dabei eher komplizierte Bauteile, die mehrfach umgespannt oder 5-achsig bearbeitet werden.</li><li>3D-Druck: Im Kunststoffbereich mit den Verfahren Objet/Polyjet STL, Lasersintern Kunststoff SLS, FDM und im Metallbereich durch Lasercusing/DMLS.</li></ul>

Geringes Gewicht durch Materialmix aus Aluminium und Kunststoff

Vom Auftraggeber war gefordert, die leichteste, kleinste und leistungsstärkste – kurzum die beste Tauchlampe fürs TecDiving am Markt zu entwickeln. Zusätzlich brauchen diese Leuchten, die zum Teil bis zu 18 Stunden im Einsatz sind, ein Kühlsystem, das vor Überhitzung schützt und die Möglichkeit, den Brenner zu tauschen, falls der erste ausfällt. Die Umgebung unter Wasser und in hohen Tiefen erfordern zusätzlich wasserdichte Elemente, außerdem müssen sie  Drücken bis 150 bar standhalten.

Für das zentrale Bauteil der Leuchte verwenden die Lüdenscheider Tüftler  einen schwarz eloxierten Aluminiumkörper. Um darin die Leuchteinheit samt Brenner gleichermaßen flexibel und  gut geschützt unterbringen zu können, wurde ein besonderes Verbindungssystem entwickelt: Der Anschluss der Thor Rev. 2.0 ist additiv gefertigt, um funktionsintegriert das innenliegende System mit Federn zum Einrasten im  einem Stück produzieren zu können. So entstand ein einziges, stabiles Bauteil. Verwendet wurde dafür der wasserundurchlässige und extrem strapazierfähige EOS Kunststoff PA 2200. Die präzise Bauweise gewährleistete das Laser-Sinter-System Formiga P 110, ebenfalls von EOS. Neben diesem Verschlussadapter wurde zudem noch ein Schutz für den Glaskörper der LED additiv gefertigt.

Canto berechnete im Vorfeld die Kräfte des Bajonett-Verschlusses. Parallele Versuche dienten dazu, die Haptik anzupassen und die Härte des Ein- und  Ausrastens zu ermitteln. Zur Produktentwicklung und Herstellung der Prototypen diente ebenfalls ein EOS-System. Mit  den Prototypen wurden Funktions- und Belastungstests durchgeführt, um den Verschleiß der Rastung auch in Schlamm und Sand zu ermitteln.

580 Gramm Hightech,  auf Wunsch auch in Farbe

Nach intensiver Entwicklungszeit entstand um das Team von Hagen Tschorn die Thor Rev. 2.0. Die Leuchte wiegt in  ihrer Standardausführung 580 Gramm und ist komfortabel als Lichtquelle zu handhaben. Die TecTaucher streifen die Halterung über ihren Handrücken, ein Verbindungskabel führt zum Akku auf dem Rücken des Tauchers. Die Lampe lässt sich dimmen und verfügt über eine max. Leuchtstärke von 70.000 Lux – an einem bedeckten Sommertag werden 20.000 Lux erreicht. Der dazugehörige Akku garantiert lange Betriebszeiten.

Nach erfolgreichen Praxistests entschieden sich die Erfinder des Systems dazu, eine eigene Firma für Produktion und Vertrieb der Tauchleuchte zu gründen: die Thor Offshore Engineering GmbH. Die Tochterfirma von Canto hat ihren Sitz im gleichen Haus und vermarktet Ihr Produkt über einen eigenen  Onlineshop und den Spezialfachhandel. Die Manufaktur geht dabei auf individuelle Kundenwünsche ein. Die Rückseite der Lampe beispielsweise, die ebenfalls aus Kunststoff gedruckt wird, kann in beliebigen Farben gefertigt  werden. Auch der Leuchtenkörper oder dazugehörige Schnallen können farbige Elemente enthalten.

Den Praxistest bestand die Thor Rev. 2.0 u.a. bei den Mitgliedern von Cavebase,  einer nicht kommerziellen Gruppe von Höhlentauchern. „Ich bin sehr zufrieden, die Lampe ist robust und zuverlässig. Der Adapterverschluss ist einfach zu bedienen, mit hervorragendem haptischem Feedback“, sagt Wilke Reints, einer der Taucher. Das LED-Leuchtsystem ist wie gewünscht besonders hell. Die Korona gewährleistet Sicht auch jenseits des Spots. Eine automatische Kühlung sorgt für eine lange Lebensdauer des Systems. Dank des innovativen Anschlusses  ist auch der gewünschte Wechsel von Brenner und LED unter Wasser einfach möglich – ein deutliches Sicherheitsplus.

Seit der Einführung vor fünf Jahren erfreut sich die Lampe wachsender  Beliebtheit. Aufgrund höherer Stückzahlen wurde deshalb in diesem Jahr das erste Spritzgießwerkzeug für das rückseitige Bauteil der Lampe hergestellt.  Ein weiterer Bereich, in dem sich das Know-how der Mutterfirma Canto mit  eigenem Werkzeugbau auszahlt.

Wer sich auf der der Canto-Homepage umschaut, findet übrigens eine nette  Parallele zu den Anfängen des Betriebs: „In einer (wieder einmal) nicht besonders aufregenden Vorlesung im Frühjahr 1994 schwelgten drei Studenten, unter anderem die beiden heutigen Geschäftsführer Jörg Schmidt und Hendrik Schulte, in  Ideen, wie eine Zukunft nach dem Studium fernab der klassischen Karriere aussehen könnte. Eine Idee wurde geboren: Stonelight, eine kompakte Leuchte aus Stein für Garten, Teich und Wohnzimmer. Bei der Umsetzung der Idee gab es viele Hürden zu überwinden, die aber von  den praktisch ausgebildeten Werkzeugmachern genommen werden konnten. Es galt, ein sehr kompaktes Halogen- Niedervoltgehäuse zu entwickeln, das den Anforderungen für einen Außenbetrieb genügen musste. Auch diese Lampe war wasserdicht.

<a href="http://www.thor-engineering.com" target="_blank">Thor Offshore Engineering GmbH</a>

Mit Federwirkung: Der orange dargestellte gedruckte Teil des Bajonettverschlusses sorgt für das sichere Ein- und Ausrasten des Brenners. Auch beim Härte-Praxistest mit Schlamm im Wasser.

Gut austariert: TecTaucher streifen die Leuchte über ihre Handschuhe. Das Gewicht muss so ausbalanciert sein, dass die Lampe nicht kippt.

Hagen Tschorn: „Wir haben in einem einzigen Bauteil das Gewicht und die Stabilität optimiert, sowie eine Funktion integriert.“

Wo Licht Sicherheit bedeutet: TecTaucher müssen sich zu 100 % auf ihr Equipment verlassen können.

Canto Ing. GmbH <a href="http://www.canto-web.de">www.canto-web.de</a>

Thor Offshore Engineering GmbH <a href="http://www.thor-engineering.com">www.thor-engineering.com</a>

EOS GmbH <a href="http://www.eos.info">www.eos.info</a>

Schröder, Susanne

Prototypenwerkzeuge

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Vor Ort

form-werkzeug.de

Additive Fertigung

Produkte vollkommen individualisiert herzustellen ist in vielen Bereichen sinnvoll. EOS, Siemens Digital Enterprise und Arkema kommen ins Spiel, wenn die britische Firma HEXR das am Beispiel von Fahrradhelmen umsetzt, die genau nach der Kopfform des Trägers gedruckt werden.

Produkte vollkommen individualisiert herzustellen ist in vielen Bereichen sinnvoll. EOS, Siemens Digital Enterprise und Arkema kommen ins Spiel, wenn die britische Firma HEXR das am Beispiel von Fahrradhelmen umsetzt, die genau nach der Kopfform des Trägers gedruckt werden

Die EOS GmbH gehört zu den führenden Technologieanbietern im Bereich des industriellen 3D-Drucks von Metallen und Polymeren. Seit 2015 unterstützen die Münchner das Londoner Unternehmen HEXR mit Technologie und fachkundiger Beratung. Mit der Einführung der HEXR App bietet das Unternehmen nun eine komplette ‚Scan-to-Product‘ Lösung für qualitativ hochwertige und  sichere 3D-gedruckte Fahrradhelme an.

Mit einem App-basierten Kopfscan beginnen Kunden auf der ganzen Welt  bereits zu Hause mit der Erstellung eines maßgeschneiderten Fahrradhelms. Im nächsten Schritt werden die Helme mit einem von Arkema hergestellten, 100% pflanzlichen Polyamid-Material 3D-gedruckt und anschließend schwarz eingefärbt. Dann erfolgt die Endkontrolle der strukturellen Integrität und der Oberflächenqualität. Im abschließenden Schritt werden alle Teile – 3D-gedruckte Innenstruktur, Außenschale, Kinnriemen usw. – zusammengebaut. Das Ergebnis: ein perfekt auf den Kopf des Radfahrers zugeschnittener Fahrradhelm. Die Schalenfarbe kann frei gewählt werden. Als i-Tüpfelchen kann z.B. noch eine persönliche Gravur erfolgen.

Markus Glasser, Senior Vice President EMEA bei EOS, betont: „Wir freuen uns, HEXR neben der Beratung mit unserer Produktionstechnologie für den industriellen 3D-Druck zu unterstützen. Beides ist bestens geeignet für das Geschäftsmodell und das Produkt von HEXR.  Zusammen mit einem schnell wachsenden Netzwerk von etablierten Partnern wie Siemens und Arkema ermöglichen wir eine digitalisierte und verteilte Fertigung. Die qualitativ hochwertigen Teile werden dort gedruckt, wo sie benötigt werden – on-demand und auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse zugeschnitten.“ Er fährt fort: „HEXR ist ein gutes Beispiel für eine aktive flexiblere Lieferkette  und Produktionstechnologie. Wir sehen viele ähnliche Business Cases auch in  anderen Branchen. “

Jamie Cook, CEO bei HEXR, ergänzt: „Mit der Passgenauigkeit, die diesem hochmodernen Herstellungsverfahren zu  eigen ist, und den überlegenen Ergebnissen unabhängiger Sicherheitstests (im Vergleich zu herkömmlichen Schaumstoffhelmen) erreichen wir eine wesentliche Verbesserung der Helmtechnologie – ermöglicht durch den 3D-Druck“. Und Henry Neilson, CTO bei HEXR, fügt hinzu: „Auf der Grundlage dieser Technologie haben wir eine risikoarme und sehr effiziente ‚Scan-to-Product‘ Lösung aufgebaut, die jegliche Vorfinanzierung von Produkten, Mindestproduktionsmengen oder Überproduktion vermeidet. So  können wir uns voll und ganz auf unsere Kernkompetenzen konzentrieren und gleichzeitig auf etablierte Produktionsprozesse zurückgreifen.“ Sowohl Arkema als auch Siemens bringen ihr Know-how in diese integrierte ‚Scan-to-Product‘  Lösung ein.

Hochleistungswerkstoff aus Rizinus schont die Umwelt

Die Hochleistungspolymere aus Polyamid 11 von Arkema werden vollständig aus erneuerbarem Rizinusöl gewonnen. „Dieses fortschrittliche Material bietet nicht nur überlegene Schlagfestigkeit und Leichtbaueigenschaften. Es wird  zudem aus einem äußerst nachhaltigen Rohstoff gewonnen, der nicht mit  Nahrungsmitteln konkurriert und keine Abholzung verursacht. Die Bohnen brauchen weniger als ein Jahr, um zu wachsen, im Gegensatz zu vielleicht einer  Million Jahre, die für traditionelle fossile Rohstoffe benötigt werden. Kern unserer Strategie der gemeinsamen Entwicklung ist es, die nächste Generation von Unternehmern bei der Nutzung dieser Technologie so zu unterstützen, dass daraus verantwortungsvoll hergestellte, hochmoderne Innovationen entstehen,“ sagt Adrien Lapeyre, Global 3D Printing Market Manager für die Hochleistungspolymere von Arkema.

Siemens Know-how sorgt für Wirtschaftlichkeit

„Wir freuen uns, dass wir HEXR und EOS mit unserem Digital Enterprise-Portfolio unterstützen können“, erklärt Dr. Karsten Heuser, Vice President Additive Manufacturing bei Siemens Digital Industries. „Mithilfe unserer durchgängigen Lösungen haben wir einen digitalen Zwilling  einer industrialisierten AM-Fabrik geschaffen und dazu beigetragen, das  Design zu optimieren und die Produktionsprozesse noch vor Produktionsbeginn zu straffen. Durch die Kombination von Simulationen, Design- Optimierung und Produktionsszenarien mit einem hohen Automatisierungsgrad konnten wir die Kosten pro Teil vorhersagen und deutlich senken, sodass HEXR seine Anwendung bis zur kundenindividuellen Massenfertigung hochskalieren konnte.“

Das Herzstück des Helms: Die Wabenstruktur aus dem 3D-Drucker wird nach dem Kopfscan des Kunden gefertigt.

Umweltfreundlich: Die Einzelteile  des Helms werden auf Basis eines  100% pflanzlichen Polyamid-Pulvermaterials hergestellt.

EOS - Hauptartikel

EOS GmbH Electro Optical Systems: www.eos.info

Siemens Digital Industries: www.siemens.com/digital-enterprise

Arkema GmbH: www.arkema.com

HEXR: www.hexr.com

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Nonnenmann eröffnet mit dem Metall-3D-Druck ein neues Geschäftsfeld. Das Unternehmen bietet die Technologie als Komplettpaket mit Fertigbearbeitung an. Zum Einsatz kommt dabei ein neuer, korrosionsbeständiger Werkstoff zur additiven Fertigung.

Wir sehen die Corona-Zeit als Chance, die Weichen für die Zukunft zu stellen und für unsere Kunden neue,  innovative Produkte und Lösungen zu  erarbeiten“, erklärt Geschäftsführer  Volker Nonnenmann, dessen Unternehmen bislang hauptsächlich als Normteilhersteller bekannt ist. Für den Aufbau des neuen Geschäftsfelds hat sich Nonnenmann für das selektive Laserschmelzen (SLM) entschieden.

Im SLM-Verfahren werden die Bauteile durch das schichtweise Aufschmelzen von metallischem Pulver generiert. Die Fertigungstechnologie ermöglicht es, konturnahe Werkzeugtemperierungen umzusetzen und dadurch die Bauteilqualität und Zykluszeit in der Spritzgussproduktion zu optimieren. Für den  Metall-3D-Druck bietet Nonnenmann das bereits etablierte Material 1.2709 an, das für viele Anwendungen und Anforderungen im Werkzeug- und Formenbau einsetzbar ist. Im Bereich der Werkzeugstähle zur additiven Fertigung sind bis dato nur wenige Materialien  verfügbar, denn nicht jedes aus der konventionellen Fertigung bekannte Material ist auch in Pulverform verfügbar. Daher liegt das zukünftige Potenzial auf der weiteren Materialentwicklung. Nonnenmann macht hier einen Schritt nach  Vorne und bietet zusätzlich einen korrosionsbeständigen Werkzeugstahl an.

Er ähnelt in seinen Eigenschaften und der Zusammensetzung dem bekannten 1.2083, ist jedoch für den 3D-Druck  optimiert. Seine Korrosionsbeständigkeit gewährleistet eine lange Lebensdauer der damit gefertigten Bauteile. Beide  Materialien lassen sich bei Bedarf beschichten und sind polierbar. Durch Wärmebehandlung erreichen die Werkstoffe eine Arbeitshärte von 48 bis 52 HRC.

Kunden können die AM komplett außer Haus geben

„Wir wollen es für unsere Kunden so  einfach wie möglichen machen“ berichtet Danny Dispan, Technischer Leiter bei Nonnenmann. „Nach der Konstruktion des Kunden übernehmen wir den  gesamten Leistungsumfang bis hin zum finalen einbaufertigen Bauteil, alles aus einer Hand“, ergänzt Dispan. Für die  kundenspezifische Fertigbearbeitung greift das Unternehmen auf die langjährige Erfahrung als verlängerte Werkbank für Zeichnungs- und Präzisionsteile zurück. Der Kunde profitiert von den Vorteilen der additiv gefertigten Bauteile, ohne selber in teure Maschinentechnologien zu investieren.

Vom Kunden benötigt Nonnenmann lediglich die CAD-Daten des  finalen Bauteils im STEP-Format.  Daraus erzeugt der Dienstleister die erforderlichen Daten inklusive Aufmaß für den additiven Fertigungsprozess und führt anschließend die einbaufertige Fertigbearbeitung kundenspezifisch nach den Konstruktionsdaten durch. Hierbei bietet das Unternehmen die üblichen Bearbeitungsverfahren im Werkzeugbau an: Fräsen, Drehen, Flach- und Rundschleifen sowie Draht- und Senkerodieren. Die additive Fertigung ist möglich für Bauteile bis zur max. Abmessung von 250 x 250 x 300 mm. Druckbar ist ein minimaler Temperierkanal von 1 mm Durchmesser. Die Schichtdicken im SLM-Fertigungsprozess betragen 0,05 mm. Wandstärken müssen mindestens  1 mm betragen.

Warum ist AM für konturnahe Temperierung so geeignet?

Eine konventionelle Temperierung,  gefertigt durch klassische spanende Bearbeitungsverfahren, besteht aus geradlinigen Rohrkühlbohrungen. Die geometrische Freiheit der Temperierkanalanordnung ist durch die Fertigungstechnik eingeschränkt. Die Positionierung ist daher nicht immer  optimal möglich. Außerdem besteht Kollisionsgefahr mit anderen Bauteilen wie zum Beispiel den Auswerfern.

Bei der konturnahen Temperierung folgen die Temperierkanäle der Kavitätskontur, die Anordnung ist der Bauteilkontur angepasst. Auch kleine  Kanalquerschnitte dicht unter der Oberfläche sind realisierbar. Die konturnahe Temperierung bewirkt eine einheitliche Werkzeugwandtemperatur, da lokale Temperaturerhöhungen vermieden werden. Daraus resultieren die Vorteile von höheren Kühlleistungen, besserer Bauteilqualität und  kürzeren Zykluszeiten. Die Ausschussquote sinkt, die Ausbringungsmenge pro Werkzeug und Maschine steigt. Die Freiheit dieser flexiblen Anordnung der Kanäle wird durch AM möglich. Auch die Bauteilentformung wird optimiert, da der in der Werkzeugkonstruktionsphase bekannte Kompromiss aus Temperierung und Entformung entfällt. Auswerferpositionen können ideal gesetzt und von der Temperierung „umlaufen“ werden.

Allerdings müssen die Potenziale der additiven Fertigung bereits in der Konstruktionsphase bedacht werden. Dafür ist ein Umdenken in der Konstruktion  erforderlich. Hier sind die Konstrukteure gefragt, das Bauteil auch 3D-Druck- gerecht zu konstruieren. So sind zum Beispiel bei Schrägen größer als 45° oder Bohrungen größer als 8 mm Stützstrukturen erforderlich. Nicht alles, was bisher klassisch gefertigt und zerspant wurde, ist auch für den 3D-Druck geeignet.

3D-Druck im Werkzeug- und Formenbau: Nonnenmann realisiert konturnahe Kühlungen im SLM-Verfahren.

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Normalien

Konturnahe Kühlung

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

 Gühring setzt die additive Fertigung sowohl für Forschung&Entwicklung, als auch für die  Herstellung von Sonderwerkzeugen ein. Das eröffnet Zeit-, Kosten- und Designpotenziale in der Werkzeugentwicklung und verkürzt die Durchlaufzeiten.

Gühring setzt die additive Fertigung sowohl für Forschung&Entwicklung, als auch für die Herstellung von Sonderwerkzeugen ein. Das eröffnet Zeit-, Kosten- und Designpotenziale in der Werkzeugentwicklung und verkürzt die Durchlaufzeiten.

Die Entwicklung neuer Zerspanungslösungen für einige der weltweit größten Unternehmen ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Alan Pearce, Produktionsleiter der PKD-Schneidwerkzeugfertigung bei Guhring Limited UK, Tochterfirma des baden-württembergischen Präzisionswerkzeugherstellers Gühring, betont: „Die moderne Industrie arbeitet unermüdlich an immer kürzeren Durchlaufzeiten. Da wir einer der wichtigsten Partner in ihrem Produktionsprozess sind, profitieren alle Beteiligten von den  Maßnahmen, welche die Planung, Entwicklung und Herstellung von Sonderwerkzeugen verkürzen.“

Alan fährt fort: „Die Herausforderung, unsere Wettbewerber in diesem Bereich zu übertreffen und gleichzeitig die  Gesamtkosten des Entwicklungszyklus zu verringern ist aber keine einfache Aufgabe. Da bot uns der 3D-Druck die beste Möglichkeit, weiter nach Verbesserungspotenzial zu suchen“.

Guhring entschied sich für die Installation eines Mark Two-3D-Druckers und eines Metal X-3D-Druckers von Markforged in seiner technischen Akademie. Erste Prototypen werden mit dem Mark Two aus Faserverbundstoff gefertigt, sodass die Ingenieure sehr schnell eine genaue Darstellung des Werkzeugs in den Händen halten können. Dies ermöglicht es dem Team, das vorgeschlagene Konzept zum frühestmöglichen Zeitpunkt zu diskutieren und umzusetzen. Die Prototypen werden intern und beim Kunden verwendet. Auch für einen realen Trockenlauf auf Maschinen sind sie tauglich.

Schnelles Prototyping und  produktionsnahes Testen

Sobald ein Werkzeug als praktikable Lösung akzeptiert wurde, kann das Design durch 3D-Drucken in Metall überprüft werden. Die Schneidspitzen werden an Ort und Stelle hartgelötet und dann an  einem Standardhalter befestigt, damit das Team die Kühlmittelrichtung überprüfen und Versuche durchführen kann. Eines der wichtigsten Elemente in jedem Schneidwerkzeug ist die Abgabe von Kühlmittel und Schneidflüssigkeiten  direkt an die Schneidkanten. Dies steht in direktem Zusammenhang mit der  Lebensdauer der Schneide und damit der Anzahl der Durchgänge, die das Werkzeug ausführen kann.

„Unser Ziel ist es, die Nachschleifzyklen der Schneidplatten zu verlängern. Dies ist eine der Hauptanforderungen unserer Kunden“, erklärt Pearce. „Wir haben jetzt Werkzeuge mit Richtungsöffnungen im Test, die genau auf den Bereich gerichtet sind, in dem die Schneide das Teil berührt. Das Team hier ist sehr gespannt auf das Potenzial, das sich daraus ergibt. Wir können jede benötigte Öffnung drucken und die Kühlmittelwege überall durch den Körper leiten.“ Diese Techniken werden auch verwendet, um bei der Abfuhr der Späne zu helfen. Fräser arbeiten in rauen Umgebungen, daher hat das Team von Guhring einen strengen Testplan für die 3D-gedruckten Trägerwerkzeuge erstellt. Zunächst wurde ein Werkzeug mit der Geometrie einer Reibahle hergestellt, um vertikale Lasten aufzunehmen und kleine Schnitte auszuführen. Das Werkzeug hat sämtliche Tests hervorragend bestanden. Nach einigen kleinen Änderungen an der Spitzengeometrie testete das Team dann Schnitte mit einer außermittigen Last, um das Fräsen zu simulieren. Auch diesen Test bestand das Werkzeug.

„Wir arbeiten mit einem bestimmten Kunden zusammen, um ein neues Fräswerkzeugkonzept im direkten Vergleich zu testen. Dieses Werkzeug wurde etwa entwickelt, um Gussteilen eine ultrahohe Oberflächengüte zu verleihen. Die Daten zeigen, dass unsere 3D-gedruckten Werkzeuge unter Hochgeschwindigkeits- und außermittigen Belastungen gleich gut funktionieren“, stellt Pearce fest.

Andere Unternehmen der Gühring-Gruppe haben sich ebenfalls aktiv an der neuen Initiative beteiligt. In ganz Europa sorgen die Werkzeuge für eine wachsende Liste zufriedener Kunden innerhalb und außerhalb der Gruppe.

Kompletter Herstellungsprozess ist inhouse integriert

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, Schneidwerkzeuge zusammenzubauen. Bisher hat Guhring erfolgreich Schrumpf-, Hydraulikfutter-, lenkbare Befestigungs- und Monoblock- Konstruktionen eingesetzt. Die 3D- gedruckten Werkzeugkörper werden  gewaschen und anschließend mit den von Markforged gelieferten Geräten im eigenen Haus gesintert. Anschließend werden die Werkzeuge mit herkömmlichen Methoden wie Schleifen, Hartlöten und Drahterodieren der Schneiden auf die richtige Geometrie fertiggestellt.  Jedes Werkzeug wird geprüft und  gewuchtet, bevor es verpackt und an  den Kunden versendet wird. Gühring- Ingenieure nehmen mittlerweile häufig an den ersten Schneidversuchen beim Kunden teil.

Die Vorlaufzeiten für PKD-Schneidwerkzeuge wurden durch das Hinzufügen eines Metal X 3D-Druckers zum  Produktionsprozess drastisch reduziert. Guhring ist es jetzt auch möglich, kostengünstig niedrige Chargenmengen zu  liefern. Für die Zukunft sehen die Entwicklungsexperten noch großes weiteres Potenzial in der 3D-Technologie.

Designfreiheit: Für Konstrukteure eröffnen sich durch den 3D-Druck neue Möglichkeiten.

Schichtweiser Aufbau im Pulverbett: Nach dem Sintern auf den Markforged-Anlagen werden die Teile mit herkömmlichen Methoden wie Schleifen, Hartlöten oder Erodieren nachbearbeitet.

Validierung: Ob der Kühlmittel- und Spänefluss wirklich optimal ist, wird in Praxistests überprüft.

Vom Prototypen bis zum Serienwerkzeug: Bei Gühring ist der 3D-Druck in die komplette Prozesskette eingebunden.

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Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Kunststoff

Präzisionswerkzeuge

Mawe Presstec produziert maßgeschneiderte Metalllösungen für viele Branchen. Dafür fertigt das Unternehmen normalerweise Vorrichtungen und Werkzeuge aus Metall. Zur Optimierung des Fertigungsprozesses erwarb das Unternehmen einen F170–3D-Drucker von Stratasys.

Die Mawe Presstec GmbH aus Hatzenbühl fertigt seit 30 Jahren Werkzeuge, Bauteile und Produkte aus Metallblech und bietet kundenspezifische Lösungen für die Luftfahrt-, Automobil-, Medizin-,  Maschinenbau- und Baubranche, um nur einige zu nennen. Der Maschinenpark des Unternehmens fertigt mit Pressen, Laserschweiß- und Laserschmelzanlagen und Presswerken kundenspezifische Werkzeuge und Vorrichtungen für unterschiedliche Maschinen und Prozesse, die unverzichtbar sind für die Bereitstellung qualitativ hochwertiger und oftmals ebenfalls maßgeschneiderter Produkte.

Diese Werkzeuge und Vorrichtungen werden normalerweise aus unterschiedlichen Metallen wie gefrästem Aluminium gefertigt – die Fertigung, Neubestellung und Auswechslung ist zeitaufwendig und teuer. Daher suchte das  Unternehmen nach einer alternativen Fertigungstechnologie.

Geschäftsführer Marco Werling entschloss sich daher, in den industrietauglichen 3D-Drucker F170 von Stratasys  zu investieren und Vorrichtungen und Werkzeuge für Fertigungsmaschinen aus additive aus Thermoplasten herzustellen. Mit überzeugenden Ergebnissen: Durch die additive Fertigung konnte  Mawe Presstec Entwicklungszyklen und -prozesse deutlich verkürzen.

Zeiteinsparungen je nach Bauteil bis zu 50 Prozent

„Die additive Fertigung unserer Werkzeuge und Vorrichtungen mit dem F170 von  Stratasys reduzierte die Dauer der Bauteilfertigung und optimierte die gesamten Entwicklungsprozesse unserer Fertigung”, sagt Werling. „Die Herstellung von Vorrichtungen aus modernen Thermoplasten sorgt für enorme Zeiteinsparungen – bei bestimmten Bauteilen bis zu 50 Prozent. Zugleich erhöht es die Flexibilität und  individuelle Anpassungen können besser vorgenommen werden. Der F170 kann rund um die Uhr eingesetzt werden. Das verbessert die Produktivität und man kann ohne Unterbrechung drucken.”

Mawe Presstec arbeitet an vielen  individuellen Projekten mit Metallblech. Um bestimmte Geometrien und Designs zu erhalten, benötigt das Unternehmen oft maßgeschneiderte Vorrichtungen,  die mitunter auch aktualisiert werden müssen, um den speziellen Anforderungen der unterschiedlichen Aufträge zu genügen. Ein jüngstes Beispiel hierfür ist eine Fertigungsvorrichtung, die geändert werden musste, um Klappenscharniere hinzuzufügen. Normalerweise würde man dies in mehreren Phasen fertigen oder extern beziehen. Mit der F170 konnte Mawe Presstec die erforderliche Vorrichtung jedoch in einem Zug erstellen.

Senkung der Produktionskosten  bis zu 30 Prozent

Das Ersetzen von Vorrichtungen und Werkzeugen aus Metall durch additiv  gefertigte Komponenten senkte auch die Kosten pro Bauteil. „Pro Bauteil sparen wir Kosten in Höhe von 20 bis 30 Prozent, weil die Materialkosten geringer sind”, so  Werling. „Auch den Materialabfall konnten wir durch die additive Fertigung reduzieren.”

Mawe Presstec entschied sich für das technisch hochwertige ABS-Material von Stratasys, weil es alle Kriterien für die  Erfordernisse im Unternehmen erfüllt. Bei Produktionsanlagen wirken starke Kräfte. Deshalb benötigt man Vorrichtungen mit hoher Strapazierfähigkeit und Schlagfestigkeit gegenüber externem Druck von Maschinen und Prozessen beim Formen und Biegen. Zugleich  müssen Vorrichtungen hitzebeständig und geometrisch präzise sein, damit  die Fertigungswerkzeuge tatsächlich funktionieren.

ABS vermeidet Kratzer auf  empfindlichen Oberflächen

Bei Vorrichtungen, die in Berührung mit polierten Metallprodukten kommen, bietet das ABS-Material weitere Vorteile. Bisher kamen die Oberflächen polierter Produkte beim Biegen und Formen in Kontakt mit Metallvorrichtungen und wurden zerkratzt. Das Verhältnis  zwischen Weichheit und Festigkeit von ABS beseitigte dieses Problem. Mit der Software GrabCAD Advanced FDM  können die Vorrichtungen additiv gefertigt werden. Das vermeidet Nahtstellen an Oberflächen, die das Werkstück  berühren und gewährleistet eine glatte Oberfläche ohne Kratzer.

Mawe Presstec nutzt den 3D-Druck nicht nur erfolgreich für seine Fertigung von Vorrichtungen und Werkzeugen, sondern inzwischen auch für die Fertigung von Prototypen. Dies sorgt für wesentlich mehr Kundennähe, wie Werling erläutert, da sich Kunden das Design so besser  vorstellen können. Außerdem können schwierige Designanforderungen mit 3D-Prototypen viel schneller analysiert und gelöst werden. Dies beschleunigt den gesamten Vertriebsprozess. „Der F170 hat unseren Service positiv  beeinflusst, weil wir 3D-gedruckte Prototypen in Verkaufsgesprächen und bei der Designvalidierung gut nutzen können”, merkt Werling an. „Auch die Software GrabCAD Print, die wir einsetzen, um CAD-Dateien schnell in 3D-Drucke  umzuwandeln, ist bestens geeignet, um den Produktdesignzyklus zu verkürzen. Nach den letzten Aktualisierungen der GrabCAD-Software in diesem Jahr war vor allem die Designphase unserer  betriebsinternen Fertigung sehr viel  bequemer und gestraffter.”

Mawe Presstec konnte den F170 nahtlos in die Fertigung von Werkzeugen und Vorrichtungen integrieren sowie für die Fertigung von Prototypen nutzen. Der 3D-Drucker ist eine wertvolle Ergänzung des Maschinenparks und der Produktionsmöglichkeiten des Unternehmens.

Weich, aber widerstandsfähig:  Das ABS-Material von Stratasys vermeidet Kratzer auf polierten Metallblechteilen,  ist aber robust genug für die Produktionsumgebung.

Marco Werling, Managing Director: „Die additive Fertigung unserer Werkzeuge und Vorrichtungen reduziert die Dauer der Bauteilfertigung und optimiert die Entwicklungsprozesse unserer Fertigung.

3D-Druck im Werkzeugbau: Mit dem 3D- Drucker F170 kann Mawe Presstec flexibel Vorrichtungen fertigen und diese anpassen und adaptieren.

Stratasys - Hauptartikel

Im exklusiven Interview mit der Form+Werkzeug erzählen die Horn-Geschäftsführer Lothar  und Markus Horn, warum sie auf ‚Horn-Office‘ statt ‚Home-Office‘ setzen – und warum sich der Produktionsstandort Deutschland zum Standortnachteil entwickelt.

Im exklusiven Interview mit der Form+Werkzeug erzählen die Horn-Geschäftsführer Lothar und Markus Horn, warum sie auf ‚Horn-Office‘ statt ‚Home-Office‘ setzen – und warum sich der Produktionsstandort Deutschland zum Standortnachteil entwickelt.

Im Jahr 2020 gab es ein breites Spektrum von Licht und Schatten. Starten wir mit einer positiven Geschichte.

Markus Horn: Wir sind in diesem Jahr gut gestartet. Den Talboden haben wir im April und Mai erreicht – mit 50 % Auftragsrückgang. Natürlich ist die Gesamtsituation nicht zufriedenstellend, aber das Positive ist: Jetzt sind wir auf einem ordentlichen Weg nach oben. Wir werden das schaffen!

Lothar Horn: Es läuft derzeit in dem zu erwartenden Horizont, den wir uns vorgegeben haben. Wir gehen davon aus, dass unser Umsatz bis Jahresende rund 20 % unter dem Vorjahr liegt. Dieses Ergebnis ist damit zwar unbefriedigend, aber nicht schlecht.

Rückblick ins Frühjahr: Welche Regeln wurden bei Horn zu Beginn des Lockdowns aufgestellt?

Markus Horn: Wir haben schnell unser eigenes Frühwarnsystem entwickelt. Ein Rahmenwerk mit maximaler Wirksamkeit, das bis heute Gültigkeit hat. Das umfasst Hygieneregeln im Betrieb, Maßnahmen zur Lieferfähigkeit und Pläne für einen Notbetrieb, falls wir schließen müssen.

Lothar Horn: Es gab kein fertiges Rezept – und wir mussten sehr schnell reagieren. Ein wichtiger Grundsatz für uns war immer, dass der Arbeitsplatz im Unternehmen der sicherste Platz ist. Wir haben z.B. schon Anfang April Schlauchtücher an alle Mitarbeiter verteilt und damit eine Maskenpflicht eingeführt.

Wie habt Ihr auf die sinkende Auftragslage reagiert?

Markus Horn: Zu Beginn haben wir gehofft, dass es nur eine kurze Phase zu überbrücken gilt. Wir haben vier Wochen auf gleichem Produktionsniveau weitergearbeitet – auch, um die Lagerbestände hoch zu halten und die Lieferfähigkeit zu garantieren. Der Verkauf und die Logistik hätten auch im Notbetrieb funktioniert. Wir haben uns immer wieder Fixpunkte gesetzt, um neu zu entscheiden. Im Juni sind wir dann in Kurzarbeit gegangen.

Wie motiviert man seine Mitarbeiter in schwierigen Zeiten?

Lothar Horn: Ich finde, dass alle ganz gut motiviert sind – und zwar ohne, dass wir zusätzlich etwas tun müssen. Weil wir unsere Mitarbeiter auch im sonstigen Umgang ‚hegen und pflegen‘. Natürlich gefällt nicht jedem Alles. Und es gibt auch Sorgen um den Arbeitsplatz. Aber wir versuchen uns gradlinig und kalkulierbar zu verhalten.

Herrscht große Unsicherheit unter den Arbeitnehmern?

Markus Horn: Nein. Seit dem Frühjahr gab es erst täglich, jetzt zwei Mal in der Woche ein Corona-Meeting. Wir setzen auf interne Kommunikation übers Intranet: Mittlerweile haben wir über 60 Meldungen veröffentlicht. Wir reagieren auf aktuelle Veränderungen und informieren über den Stand bei uns. Das hilft.

Horn hat von Anbeginn das Modell ‚Horn-Office‘ statt ‚Home-Office‘ favorisiert. Wie kam es dazu?

Lothar Horn: Wir haben die räumlichen Möglichkeiten, um Abstandsregeln einzuhalten. Uns ist das Thema Kommunikation untereinander wichtig. Man verliert die Bindung zu den Leuten, wenn man sie nicht sieht. Für viele ist Homeoffice einfach Stress, wenn es keinen richtigen Arbeitsplatz zu Hause gibt. Für nicht wenige ist das eine Zumutung.

Markus Horn: Der Mensch ist ein Gewohnheitstier. Arbeit kann auch ein stabilisierender Mechanismus sein, den wollen wir erhalten. Das ist auch ein Anker. Ich habe junge Familien getroffen, die waren nervlich fertig nach wochenlangem Homeoffice mit Kindern…