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Integrierte Messtechnik für die mannlose Fertigung

| Redakteur: Peter Reinhardt

Bei Stryker-Leibinger in Mühlheim-Stetten an der Donau verfügen die Bearbeitungszentren für die Fertigung medizinischer Instrumente und Implantate über integrierte Fertigungsmesstechnik. Die Systeme von Blum-Novotest gewährleisten nicht nur zuverlässigen mannlosen Betrieb, sondern auch gleichbleibend hohe Qualität.

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Fertigungsintegrierte Messsysteme: Bearbeitungsfehler und Werkzeugausbrüche werden bei Stryker sofort erkannt.
Fertigungsintegrierte Messsysteme: Bearbeitungsfehler und Werkzeugausbrüche werden bei Stryker sofort erkannt.
(Bild: Blum-Novotest )

Die Instrumentenfertigung bei Stryker erfolgt unter anderem auf Fräszentren von DMG Mori. „Drei dieser Anlagen sind mit Lasermesssystemen vom Typ Laser Control MicroCompact NT und Messtastern vom Typ TC52 von Blum-Novotest ausgestattet“, berichtet Simon Heyse, Teamleiter Fräsen und für die Maschinenbeschaffung und -ausstattung verantwortlich. Die Messsysteme ermöglichen ihm die mannlose Fertigung: In der Früh- und Spätschicht arbeiten Maschinenbediener an den Fräszentren, die Nachtschicht läuft automatisch. Auch am Wochenende wird rund um die Uhr so gearbeitet. Dafür sind die Maschinen mit Werkstückspeichern und Handlingsystemen ausgestattet.

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Jedoch ist es nötig, die mannlose Bearbeitung zu überwachen. Denn bricht beispielsweise ein Werkzeug, ist niemand da, der den Not-Aus-Knopf drücken könnte. Daher wird jedes Werkzeug vor dem Auswechseln in das Werkzeugmagazin mit Hilfe des Lasermesssystems gemessen. Stellt die Maschine dabei einen Werkzeugbruch fest, ist klar, dass der Bearbeitungsschritt nicht ordnungsgemäß zu Ende gebracht wurde. Das Werkstück wird als Ausschuss ausgeschleust, das gebrochene Werkzeug durch ein Schwesterwerkzeug ersetzt. So ist nur ein Bauteil verloren und die Bearbeitung läuft trotz Werkzeugbruch reibungslos weiter.

Verschleiß erkennen

„Den Messtaster, der in einer Werkzeugaufnahme montiert ist und im Werkzeugmagazin gelagert wird, nutzt die Maschine beispielsweise, um Nullpunkte zu erfassen oder Ist-Maße nach einer Bearbeitung zu kontrollieren – so lassen sich unter anderem verschlissene Fräser erkennen“, erläutert Heyse. Und weiter: „Bei einer bestimmten Zange kann es vorkommen, dass der Rohling nicht sauber eingelegt wird. Dann knallt der Scheibenfräser in den Rohling und zerbricht.“ Diese speziellen Profil-Scheibenfräser haben bis zu neun Wochen Lieferzeit, weshalb Werkzeugbrüche unbedingt zu vermeiden sind. Deshalb wurde am Anfang des NC-Programms eine kurze Messsequenz eingefügt, bei der der Messtaster den Zangengriff antastet und sicherstellt, dass er richtig gespannt ist. Seither hat Stryker keinen der Scheibenfräser mehr durch Bruch verloren.

Die Lasermesssysteme von Blum waren im Lieferumfang der Bearbeitungszentren enthalten. Für die Werkstückmessung waren jedoch ursprünglich Messtaster eines anderen Herstellers im Einsatz. Als die NC-Spezialisten von Stryker aber den Blum TC52 auf der AMB 2012 sahen, stellten sie auch hier auf Produkte dieses Anbieters um und waren überrascht, dass es möglich ist, so schnell anzutasten. Denn die Blum-Taster lassen sich mit 40 m/min vorpositionieren, während beim alten Taster bei 5 m/min Schluss war. Auch bei der reinen Antastbewegung sei der Blum-Taster mit seinen 2 m/min um ein Vielfaches schneller als das Vorgängersystem. Das verkürzt die Messvorgänge ganz erheblich. Die neueste Maschine, eine DMU 60 Linear, wurde von vornherein mit Blum-Systemen ausgestattet. So soll es auch bei künftigen Anschaffungen sein.

Werkzeuge einmessen

Lange Zeit nutzten die NC-Spezialisten von Stryker das Potenzial der Laser-Control-Systeme nicht voll aus. Doch damit ist seit einer eintägigen Schulung Schluss: „Wir nutzen die Lasermesssysteme nicht mehr nur zur Bruchkontrolle, sondern messen die Schneiden von Schaft- und T-Nut-Fräsern, Bohrern oder Verzahnungswerkzeugen ebenfalls auf Verschleiß und Ausbrüche.

Auch der Rundlauf der Werkzeuge und die komplette Form von Fräsern werden per Laser gemessen“, erklärt Manufacturing Engineer Jörg Hermann. „Unser Voreinstellgerät wird nur noch sehr selten genutzt, seit wir die Werkzeuge direkt in der Maschine einmessen. Das geht schnell und einfach und hat den entscheidenden Vorteil, dass die Werkzeuge unter Nenndrehzahl und in der realen Spannsituation gemessen werden. Wir kompensieren damit sämtliche Einflüsse der Maschine, was unsere Bearbeitung noch präziser macht.“

Wenn alle Werkzeuge nach der Bearbeitung noch in Ordnung waren und das Programm komplett ohne Fehlermeldung durchgelaufen ist, muss das Werkstück in Ordnung sein – diese Gewissheit haben die Stryker-Fertigungsexperten dank der Messungen direkt im Prozess. Trotzdem gilt: Eine Fräsmaschine ist keine Messmaschine – deshalb werden erstes, mittleres und letztes Teil jedes Fertigungsauftrags auf der Koordinatenmessmaschine nachgeprüft. Die NC-Spezialisten hatten aber schon lange keinen Ausfall mehr, sondern ab dem ersten Teil 100 Prozent Gutteile – außer wenn mal ein Werkzeug bricht.

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