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Innovationsforum Zerspanungstechnologie

„Das Geld wird an der Schneidkante verdient“

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„Jedoch müssen Funktionsflächen häufig noch nachbearbeitet werden“, erklärt Ronny Grunert vom Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU). Bei der Fertigung modularer Implantate für die Hochpräzisionsendoprothetik sieht er daher großes Potenzial für die Ergänzung von Rapid-Technologien um spanende Bearbeitungsprozesse zu hybriden Produktionsverfahren. Um die gewünschten Oberflächengüten an den Schnittstellen zu erzielen, werden entsprechende Verfahren an seinem Institut in Chemnitz längst eingesetzt. Damit ebnet der Fraunhofer-Forscher einer neuen Interpretation der hybriden Bearbeitung den Weg.

Prototyp von Industrie 4.0

Denn was Zerspaner klassischerweise als hybride Bearbeitung kennen, ist die Kombination von Drehen und Fräsen auf einer Maschine. „Die Kombinationsbearbeitung auf multifunktionalen Fertigungszentren verspricht Anwendern deutliche Produktivitäts- und Genauigkeitsverbesserungen“, erklärt Dr. Claus Eppler, Leiter Forschung & Entwicklung beim Werkzeugmaschinenhersteller Chiron, unter anderem mit dem Verweis auf weniger Spannvorgänge und hauptzeitparalleles Teilehandling. „Denn nacharbeiten mag heute niemand mehr.“

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Zur Steigerung der Autonomie würden zusätzlich vermehrt Automatisierungslösungen in die Maschinen integriert, die den mannlosen Betrieb sogar bei Losgröße 1 ermöglichen. Als eines der ersten Unternehmen, das dieses Potenzial erkannt hat, nennt Eppler einen US-amerikanischen Hersteller von Zahnspangen. 70.000 individuelle Teile werden dort pro Woche gefertigt. „Für mich ist das der Prototyp von Industrie 4.0“, so Eppler.

Ein Bestseller für die Medizintechnikfertigung

Doch die Integration verschiedener Zerspanungstechnologien und Automatisierungslösungen darf nicht zu erhöhtem Flächenverbrauch führen. Das Gegenteil ist der Fall. Für Medizinproduktehersteller rechnet Dr. Uli Sutor, Key Account Manager für Medical Industries bei DMG Mori, vor: „Wenn das Produktionsvolumen jährlich um rund 8 Prozent wächst, bedeutet das eine Verdopplung binnen sieben Jahren.“ Darauf müssen sich die Produktionsverantwortlichen einstellen. Kompakten Dreh-Fräs-Bearbeitungszentren wie dem NTX 1000 gehöre daher die Zukunft. Mit weltweit mehr als 100 verkauften Anlagen sei diese Turn-Key-Lösung quasi ein Bestseller für die Medizintechnikfertigung.

Dynamische Bewegungsführung in fünf Achsen

Mit konkreten Anwendertipps durfte sich Peter Topol, Produktmanager des Premiumsponsors des Innovationsforums Zerspanungstechnologie Dr. Johannes Heidenhain, dem Interesse der Teilnehmer sicher sein. Die von ihm vorgestellten Steuerungsfunktionen gehören heute zum unverzichtbaren Bestandteil namhafter Hersteller von Fünf-Achs-Bearbeitungszentren und sorgen dort für eine zugleich dynamische wie hochgenaue Bewegungsführung in fünf Achsen. Unter Einhaltung vordefinierter Bahntoleranzen erlauben sie, Werkzeugmaschinen deutlich agiler zu betreiben, indem sie Ruck und Schwingungen kompensieren. „Und das auch bei Teilen der Losgröße 1, wie sie gerade von Medizinprodukteherstellern zunehmend gefertigt werden müssen“, so Topol. Dabei ist der Fokus stets auf den Dreiklang der typischen Bearbeitungsanforderungen gerichtet: kurze Bearbeitungszeit, hohe Oberflächengüte, große Konturgenauigkeit.

  • Dynamic Precision vereint nicht nur die konkurrierenden Forderungen nach Genauigkeit, hoher Oberflächengüte und kurzer Bearbeitungszeit, sondern wirkt zudem mit intelligenter Regelungstechnik Störgrößen entgegen.
  • Advanced Dynamic Prediction (ADP) erweitert die bisherige Vorausberechnung des Vorschubprofils und ermöglicht so eine optimierte Bewegungsführung für makellose Oberflächen und Konturen. Seine Stärken zeigt ADP unter anderem beim bi-direktionalen Schlichten.
  • Kinematic Opt vermisst im Tastzyklus vollautomatisch die Maschinendrehachsen bei der Fünf-Achs-Bearbeitung. Anhand der gemessenen Werte werden Fehler im Raum und eine optimierte kinematische Maschinenbeschreibung berechnet, sodass die stets die Einhaltung der geforderten Genauigkeiten beherrscht wird.

Die Späne beherrschen

Gleich zwei Vortragende der branchenorientierten Nachmittagssession „Operation Zerspanung“ widmeten sich der Beherrschung der Probleme mit den zwangsläufig entstehenden Spänen. So bringt Magnesium als essenzieller Bestandteil des menschlichen Körpers zwar vorteilhafte Eigenschaften wie Biokompatibilität, günstige mechanische Werte und vollständige Resorbierbarkeit mit, ist aber durchaus problematisch in der Zerspanung. Denn das Material ist nicht nur leicht entzündlich, sondern reagiert auch heftig bei Kontakt mit Wasser. Bei der Zerspanung eingebrachte Energie muss daher unterhalb der Entzündungstemperatur über die Späne wieder abgeführt werden. „Die sogenannte Scheinspanbildung ist dabei unbedingt zu vermeiden“, erklärt Dr. Britta Hering vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover.

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