 Auf kaum einem Gebiet zeigt sich der rasante Wandel derzeit so deutlich wie in der Fertigungstechnik. Das liegt außer an Entwicklungen in ihr selbst an vielen externen Einflüssen, an Enablern und Anforderungen aus dem Umfeld. Es sind vor allem die treibenden Faktoren, die Enabler, die sich als Technologieangebote derzeit fast sprunghaft entwickeln. Sie erschließen riesige Vorteile, bringen aber auch einen Imperativ mit sich, verlangen nach Umsetzung in den Betrieben, der internationalen Wettbewerbsfähigkeit wegen.

 Einen wesentlichen Anteil an der Innovationsgeschwindigkeit hat die IT oder besser der enorme Zuwachs an dank ihr verfügbarem Wissen. Mehr und mehr wird erkennbar, dass das Buch als Wissensträger seine Bedeutung verloren hat. ChatGPT kann im Handumdrehen große Informationsmengen auswerten und ist als Hilfsmittel, wenn man gelernt hat, im Dialog damit umzugehen, ein durchaus nützliches Tool.

Doch ChatGPT macht keine Teile, und am Ende zielt dann doch stets alle Ingenieurtätigkeit auf das Schaffen von Produkten. Neueste Erkenntnisse stetig in neue Technologien und in der Folge in neue Produkte umzuwandeln, macht eben den Reiz der Fertigungstechnik aus. Und eine Produktion von Bauteilen gegen den Klimawandel verlangt zudem eine hoch effiziente Massenproduktion. Wiederverwendung und Reparatur sowie lebensdaueroptimierte Produkte sind weitere Gebote der Stunde, auch wenn bestehende Businessmodelle konterkariert werden. Die gegenseitige Optimierung von Präzision und Produktivität ist zwingend notwendig und Erfolgsfaktor. Die Schweiz als Industrieausrüster der Welt auf dem höchsten Stand der Umsetzung neuester Enabler  das wäre ein in vielfacher Hinsicht lohnendes Ziel.

16:9

Editorial

Gestützt vom Covid-Nachholeffekt konnte sich die MEM-Industrie schnell erholen. Die aktuellen Werte übertreffen das Vorkrisenniveau, und für 2023 deutet sich eine stabile Lage an. Dennoch: Es gibt nach wie vor Bedrohungen mit Abschwungpotenzial.

Die Schweizer MEM-Industrie hat sich schnell erholt und steht 2023 solide da.

Die Geschäftslage der Schweizer Tech-Industrie – der MEM-Industrie – präsentiert sich per Ende des ersten Quartals 2023 als durchaus gut. Sowohl die Umsätze mit plus 4,9 Prozent als auch die Exporte mit plus 2,8 sind im Vergleich zur Vorjahresperiode gestiegen. Die scharfe Korrektur nach unten beim Bestelleingang im dritten Quartal 2022 wurde mit den Orders zum Jahresende im positiven Sinne relativiert.

 Der im ersten Quartal 2023 erfolgte Rückgang von minus 4,8 Prozent zum Vorjahr sowie der weltweit tiefe Stand des Einkaufsmanager-Indexes PMI deuten jedoch für die kommenden Monate auf schwierigere Zeiten hin. Trotzdem bleibt festzuhalten, dass sich der Index immer noch sowohl beim Auftragseingang mit über 20 Prozent sowie beim Umsatz mit gut 5 Prozent auf einem hohen Niveau gut über den Vorkrisenwerten hält (Bild 1).

Bei den Warenausfuhren erwies sich das erste Quartal nach einem guten 2022 als ein erfreulicher Jahresstart für die Tech-Industrie. Die Werte legten wiederum im Vergleich zum Vorjahr um 2,8 Prozent zu. Was jedoch beunruhigend auffällt, ist die Stagnation im deutschen Absatzmarkt (Veränderung zum Vorjahresquartal 0,0 Prozent!).

 Waren die Treiber der Exporte über das ganze Jahr 2022 gesehen der verfahrenstechnische Anlagen- und Apparatebau mit plus 12,5, der Werkzeugmaschinenbau mit plus 12,3 sowie die Förder- und Lagertechnik mit plus 7,2 Prozent, so hat im ersten Quartal 2023 die Förder- und Lagertechnik mit einem Zuwachs von 27,1 Prozent alle anderen ‘out-performed‘. Bei den weiteren Sub-Sektoren folgen die Werkzeugmaschinen mit einem Plus von 7,1 Prozent auf dem fünften Platz. Von 72,3 Milliarden Schweizer Franken an Exporten der MEM- oder Tech-Industrie 2022 ging mit 24,2 Prozent wiederum fast ein Viertel nach Deutschland, was aber lediglich einer Steigerung um 1,3 Prozent zum Vorjahr entspricht. Auf den nächsten Plätzen folgen die USA mit 14,3 und China mit 6,9 Prozent.

 Schaut man auf die Weltregionen, so zeigt Asien mit einem Wachstum von 11,7 Prozent die stärkste Dynamik im Vergleich zum Vorjahr und reiht sich mit einem Anteil von 19,4 Prozent in die Tech-Exporte zwischen der EU mit 56,5 und den USA mit 14,3 Prozent ein. Die globale Steigerung der Exporte um 5,6 Prozent attestiert der Schweizer Tech-Industrie für 2022 eine gesunde Verfassung. Im ersten Quartal 2023 nahmen die Exporte in alle großen Märkte zu. Konkret stiegen sie in die USA um 3,4 Prozent, nach Asien um 3,0 Prozent und in die EU um 2,9 Prozent.

Starke Leistung der Schweizer Werkzeugmaschinen-Industrie

Wie bereits dargestellt, war der Sub-Sektor Werkzeugmaschinen einmal mehr einer der Treiber der Exporte der Schweizer Tech-Industrie (Bild 2). Es ist nachvollziehbar, dass die Zuwachsraten nicht mehr ganz so steil wie 2021 ausfielen. Mit dem klaren Überschreiten der 3-Milliarden-Franken-Grenze auf nunmehr 3296 Millionen befindet man sich aber wieder im Reigen der erfreulichen Jahre. Das entspricht einer Steigerung zum Vorjahr um beachtliche 12,3 Prozent. Im ersten Quartal 2023 wurden immerhin auch noch 7,1 Prozent mehr Schweizer Werkzeugmaschinen exportiert als ein Jahr zuvor.

 Wie sich schon in den Pandemie-Jahren abgezeichnet hatte, gibt es auf den Rängen hinter dem Hauptmarkt Deutschland einen Tausch der Plätze. So haben sich die USA 2022 mit der Abnahme von Werkzeugmaschinen im Wert von 520,6 Millionen Franken (ein Plus von 27,8 Prozent) klar vor China mit 464,6 Millionen Franken (ein Plus von 15,9 Prozent) etabliert. Dahinter sichert sich Italien mit 246 Millionen Franken, einer weiteren Steigerung um 16,9 Prozent und Quartalszahlen im ersten Halbjahr 2022 fast wie im Rekordjahr 2018 einen soliden vierten Platz.

Aber nun zu Deutschland. Obwohl der Absatz von Schweizer Werkzeugmaschinen im Wert von 687,8 Millionen Franken ein Wachstum von knapp 11,3 Prozent zum Vorjahr bedeutet, hinkt der Gesamtbetrag immer noch eklatant hinter dem Wert von 2018 zurück, der 1033,3 Millionen Franken betrug. Das sind zweifellos keine ‘Good News‘ für unsere Hersteller. Deutschland war seit jeher der Hautabsatzmarkt für Schweizer Werkzeugmaschinen und ‘kommt nun einfach nicht aus den Pflöcken‘.

 Das manifestiert sich ebenso in der Verbrauchsstatistik gemäß dem neuen Global Machine Tool Report 2022 des Cecimo, des Europäischen Dachverbandes der Werkzeugmaschinenhersteller. In den 15 dem Cecimo angeschlossenen Ländern wurden 2022 Werkzeugmaschinen im Wert von rund 18,4 Milliarden Euro abgesetzt. Traditionell war Deutschland mit Abstand stets der größte Abnehmer. Nun belegen die aktuellen Zahlen einen Anteil von 28,3 Prozent, doch knapp darauf folgt bereits Italien mit 27,9 Prozent.

 Zeichnet sich hier etwa im Markt eine Verschiebung von ‘tektonischen Platten‘ ab? Es würde sich lohnen, diesen Vergleich, wenn möglich periodisch, zu wiederholen.

Überaus erfreulich ist die Feststellung des Cecimo Global Machine Tool Reports 2022, dass bei einer Gesamtproduktion von 25,1 Milliarden Euro, einem Plus von 11,9 Prozent gegenüber dem Vorjahr also, im betrachteten Gebiet die Türkei mit plus 29,3 und – man höre und staune – die Schweiz mit 23,5 Prozent Zuwachs bei der Produktion die Haupttreiber sind. So werden also grundsätzlich Werkzeugmaschinen auf dem europäischen Kontinent zu mehr als einem Drittel (37,8 Prozent) in Deutschland, zu einem Viertel (25,9 Prozent) in Italien und zu knapp einem Achtel (11,1 Prozent) bei uns in der Schweiz produziert.

Blickt man nach vorn, so suggerieren verschiedene ökonomische Faktoren eine Abkühlung des Geschäftsklimas auf internationaler Ebene. Die Zahlen an der Oberfläche der fertigungstechnischen Industrie zeigen aber eine immer noch, wenn auch nicht sehr aktive, aber doch aktive Geschäftigkeit. Die Herausforderungen der Lieferketten haben sich zum Teil relativiert. Es ist nun aber auch klar, dass wir uns in einigen Teilbereichen noch über Ende 2023 hinaus damit herumzuschlagen haben. Hier gilt es, insbesondere den Elektronik- und den Halbleiter-Markt im Auge zu behalten.

 Dann das Thema Personal. Zwar sind die Auftragsbücher oft noch gut gefüllt, doch die Herausforderung, auf dem EU-Arbeitsmarkt geeignete Arbeitskräfte zu finden, um diesen Arbeitsvorrat abzuarbeiten, wird immer größer. Es scheint ohne maßgebliche Änderungen im Umfeld keine Entlastung zu geben.

Der Krieg in der Ukraine und die De-Coupling-Tendenzen zwischen den USA und China sind weitere Risikofaktoren. Zugleich erkenne ich in wichtigen Abnehmerindustrien einen massiven Bedarf, der noch nicht in den Auftragsbüchern angekommen ist. Ich spreche hier von der Produktion von Flugzeugen und Energieanlagen wie Kraftwerken oder Windkraftanlagen sowie der Rüstungsindustrie. Ich sehe deshalb – wenn es nicht auf einem der angesprochenen Krisengebiete zu einem ‘Gau‘ kommt – eine Seitwärtsbewegung auf hohem Niveau mit schwacher Abwärtstendenz bis über den Jahreswechsel hinaus. Was 2024 kommt, bleibt zunächst nebulös. Insgesamt bin ich aber eher positiv gestimmt.

Übrigens wurde ein Meilenstein durch die aktive Teamarbeit der 15 im Cecimo vereinten nationalen Verbände des Werkzeugmaschinenbaus erreicht: eben jener schon zitierte, erstmals verfügbare ‘Cecimo Global Machine Tool Report 2022‘. Er gibt einen umfassenden statistischen Überblick zu den nationalen und internationalen Entwicklungen in der Werkzeugmaschinenindustrie. Dieser Report wird wohl zu einem Standardwerk in unseren Kreisen werden.

Es gibt also einige positive Fakten und Indikatoren für unsere Industrie. Trotzdem gilt es, behutsam vorzugehen und die angesprochenen Herausforderungen sorgfältig und in der aktuellen Situation engmaschig zu überprüfen. Dazu sind die Schweizer Hersteller vollauf in der Lage. Sie sind insgesamt gut aufgestellt.

Zum Autor: Dipl.-Ing. (FH) Christoph Blättler ist Ressortleiter Werkzeugmaschinen bei Swissmem in Zürich/Schweiz c.blaettler@swissmem.ch

Bild 1: Quartals-Auftragseingang der Schweizer Tech-Industrie/MEM-Industrie. Neue Basis ab Q4/2019 = 100 (257 Firmen)

Bild 2: Exporte der Schweizer Werkzeugmaschinen-Industrie über die Jahresquartale

Hauptartikel

Die Schweizer MEM-Industrie hat sich schnell erholt und steht 2023 solide da | Christoph Blättler | Swissmem

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Für Lohnbetriebe, die Einzelteile und Kleinserien präzise und prozesssicher fertigen müssen, ist Vertrauen in die Technik essentiell. Deshalb setzt der schleiferfahrene Präzisionsfertiger Ingold Tools in Inkwil auf CNC-Rundschleifmaschinen von Studer.

Ingold Tools in Inkwil setzt auf CNC-Rundschleifmaschinen von Studer.

Christoph Jenzer, Geschäftsführer des Unternehmens Ingold Tools im schweizerischen Inkwil, berichtet stolz, dass seine Fertigungsspezialisten schon seit vielen Jahren sehr gute Erfahrungen mit Rundschleifmaschinen von Studer gemacht haben. „Selbst auf einer beinahe historischen Schleifmaschine, die noch mit Treibriemen angetrieben war, konnten unsere Fachkräfte seinerzeit Werkstücke auf eine sehr gute Rundlaufgenauigkeit und eine hohe Oberflächengüte hin bearbeiten. So hat mich die erstklassige Qualität der Schleifmaschinen von Studer bereits vor vielen Jahren ziemlich beeindruckt.“

 Weil Christoph Jenzer vor allem auf zuverlässige Technik achtet, investiert er wiederholt in bewährte Schleifmaschinen. „Nach wie vor entscheidet eine stabile und vollständig beruhigte Plattform über die Qualität einer Schleifmaschine. Deshalb beschaffen wir bisher ausschließlich Schleifmaschinen, die sich bereits über einige Jahre bewährt haben. Auch wirtschaftlich erweist sich das natürlich als sehr günstig“, erläutert er. Nach jährlichen, im Jahr 2014 begonnenen Investitionen, befinden sich nun acht CNC-Rundschleifmaschinen von Studer in der Fertigungsstätte in Inkwil.

Dass Christoph Jenzer Rundschleifmaschinen von Studer bevorzugt, gründet auch auf der großen Variantenvielfalt im Programm dieses Herstellers. „Bei Studer finden wir stets die für unser umfassendes Spektrum an Bauteilen erforderliche Maschine“, sagt er dazu. So bearbeiten die Lohnfertiger inzwischen auf den Maschinen S21, S31, S33, S40 und S41 Werkstücke von etwa 10 bis zu 450 mm Durchmesser und 1600 mm Länge. Sämtliche Maschinen haben die Lohnfertiger zuvor durch die Revisionsabteilung von Studer revidieren lassen.

 Bei einigen wurden die Bearbeitungsmöglichkeiten erweitert. Das betrifft beispielsweise eine Rundschleifmaschine S21, auf der zusätzlich das Innenrund- und das Gewindeschleifen sowie das In-Process-Messen zum adaptiven Schleifen nachgerüstet wurden. Wie Christoph Jenzer betont, habe der Hersteller die Revisionen stets mit qualifiziertem Service und kurzfristig verfügbaren Ersatzteilen rundum unterstützt.

 Dazu sagt Claudio Delmenico, Gebietsverkaufsleiter bei Studer: „Selbst bei bereits längjährig bewährten Schleifmaschinen sorgen wir dafür, dass Fertigungsbetriebe von den Vorteilen unserer Technologie profitieren. Das betrifft Beratung, Service, technische Informationen und Ersatzteile; nicht nur für die bei uns entwickelte Mechanik und Antriebstechnik, sondern auch für die Steuerungstechnik und die Software.“

Christoph Jenzer bestätigt, dass der Service beim Schweizer Schleifmaschinenhersteller sehr agil und zuverlässig arbeitet. Man bekomme immer kurzfristig kompetente Ansprechpartner und durchweg qualifizierte Informationen, um auch auf den bewährten Maschinen zuverlässig schleifen zu können.

Anspruchsvolle Teile werden  mikrometergenau selbst gefertigt

In Verbindung mit dem über viele Jahre selbst erarbeiteten Know-how verwirklichen die Fertigungstechniker bei Ingold Tools höchste Genauigkeiten auf den bewährten CNC-Schleifmaschinen. Als Beispiel führt Christoph Jenzer Lagerdeckel für Motorspindeln zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung an. Sie werden bei Ingold Tools zunächst gedreht und gefräst und anschließend auf bis zu 2 µm genau in Lage, Zylinderform und Abmessungen an Außen- und Innendurchmesser rund geschliffen.

 Dazu erläutert Christoph Jenzer: „Beim Schleifen entscheidet auch die Vorbearbeitung darüber, ob man die angestrebte und geforderte Genauigkeit erreicht. Deshalb bevorzugen wir es, schwierige und komplexe Bauteile selbst im Haus vom Rohling bis zum hochgenauen, fertig geschliffenen Werkstück zu bearbeiten. Damit positionieren wir uns selbstverständlich für unsere Auftraggeber als kompetenter Partner für die Präzisionsfertigung.“

 Bei ausgewählten Bauteilen schaffen es die Spezialisten in Inkwil sogar, auf Hochglanz zu schleifen, auch als Läppschleifen bezeichnet. Mit diesen herausragenden Leistungen hat sich Ingold Tools inzwischen in mehreren Branchen bestens etabliert, darunter in der Antriebstechnik, dem Maschinen- und der Sondermaschinenbau, der Hydraulik und der Spanntechnik.

 Für die Spanntechnik beispielsweise produziert Ingold Tools standardisierte und individuelle Segmentbacken für eine Vielzahl mechanisch und hydraulisch betätigter Spannfutter zahlreicher Hersteller. Als Beispiel für eine besonders anspruchsvolle Bearbeitung, die er und sein Fachpersonal problemlos verwirklicht haben, zeigt Christoph Jenzer einen mit Hartkunststoff beschichteten Steuerkolben. „Um auf etwa 2 µm genau im Durchmesser und in der Zylinderform zu fertigen, haben wir zunächst den vorgedrehten Rohling gefräst und gebohrt, bei einem Partnerunternehmen mit dem Hartkunststoff beschichten lassen und anschließend auf unseren bewährten CNC-Schleifmaschinen den Außen- und den Innendurchmesser geschliffen.“

Kapazität erweitert mit einer revidierten Rundschleifmaschine

Um seine gute Reputation in der Branche zu festigen und seine Kapazität für Präzisionsbearbeitung zu erweitern,  hat Christoph Jenzer eine weitere Investition in eine CNC-Rundschleifmaschine von Studer getätigt: eine bewährte und revidierte Universal-Rundschleifmaschine S41 mit schwenkbarem Schleifspindelstock und vier nutzbaren Schleifspindelenden. „Mit dieser Maschine verkürzen wir unsere Durchlaufzeiten und erhöhen unsere Flexibilität. Auf ihr können wir Bauteile in einer Aufspannung komplett fertig schleifen“, erklärt Christoph Jenzer.

 Dass er – wie schon siebenmal zuvor – auch künftig auf die Unterstützung der Servicetechniker von Studer zählen kann, ist für ihn inzwischen fast selbstverständlich. „Bisher haben wir sehr gute Erfahrungen gemacht. Deshalb werden wir die Zusammenarbeit mit Studer fortsetzen. Für einen Lohnfertiger, der fortlaufend produktiv und wirtschaftlich arbeiten muss und der Stillstände von Maschinen nicht dulden kann, erweisen sich die Maschinen von Studer als ideal“, ergänzt Christoph Jenzer.

Zudem sind die Spezialisten bei Ingold Tools mit den Programmier- und Bedienoberflächen dieser CNC-Schleifmaschinen rundum vertraut. Das erweist sich als weiterer Vorteil, denn die Maschinenbediener können problemlos an mehreren Maschinen im Wechsel arbeiten. „Warum sollte ich einen anderen Hersteller mit einem unbekannten Konzept hinzuholen?“, fragt Christoph Jenzer eher rhetorisch. Aus diesen Gründen ist auch bereits die Anschaffung einer neunten Maschine geplant.

Zum Autor: Konrad Mücke ist freier Fachjournalist in Schluchsee/Deutschland info@machpr.de

Als Einzelstücke in kleinen und mittleren Serien bis 500 Exemplare fertigt die Ingold Tools AG in Inkwil vorwiegend geschliffene Präzisionsteile für Sondermaschinen, die Antriebstechnik und die Hydraulik

Zweites Leben: Mit Unterstützung durch den Hersteller revidierte Rundschleifmaschinen von Studer wie diese eignen sich speziell für Lohnfertiger als eine wirtschaftliche Investition in hochwertige Technologie

Solch einen Lagerdeckel für Motorspindeln zur HSC-Bearbeitung fertigt Ingold Tools komplett mittels Drehen, Fräsen und abschließendem Schleifen

Auf einer mit Motorspindel zum Innen- und Gewindeschleifen nachgerüsteten Rundschleifmaschine S21 bearbeitet Ingold Tools die Bohrungen und Steuerschlitze in solchen Ventilgehäusen bis auf 2 µm genau

Nach dem Fräsen, Bohren, Vordrehen und Beschichten mit Hartkunststoff werden Steuerkolben wie dieser auf einer Rundschleifmaschine von Studer bis auf 2 µm genau im Durchmesser geschliffen

Christoph Jenzer, Geschäftsführer von Ingold Tools (links), im Gespräch mit Studer-Gebietsverkaufsleiter Claudio Delmenico über weitere Investitionspläne in Bezug auf hochwertige Schleiftechnik

Ingold Tools vertraut auf bewährte Schleiftechnik von Studer | Retrofit

Gegründet im Jahr 1946 als Zulieferer, produzierte Ingold Tools zunächst Stanzwerkzeuge, Lehren, Vorrichtungen und Einspritzdüsen. 1974 übernahm die Osterwalder AG Ingold Tools, machte die Fima zur AG und führte sie bis 1992 als selbstständige Tochter. Seither ist man wieder eigenständig mit aktuell rund 30 erfahrenen, hoch qualifizierten Beschäftigten. Zum Leistungsspektrum gehören Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen Honen und Läppen, Montieren, Sandstrahlen und Polieren sowie Laserbeschriften. Auf zeitgemäßen Maschinen werden komplexe Bauteile aus Stahl, Bunt- und Leichtmetall sowie Kunststoff hochgenau und flexibel bei kurzer Durchlaufzeit nach Zeichnungen und 3D-Daten gefertigt. Das Unternehmen ist nach ISO 9001 und 14001 zertifiziert. Auf Wunsch werden Bauteile nach Muster zu 3D-Daten rekonstruiert und gefertigt.

Ingold Tools AG CH-3375 Inkwil Tel. +41 62 961 56 56 <a href="https://www.ingoldtools.ch" target="_blank">www.ingoldtools.ch</a>

Fritz Studer AG CH-3602 Thun Tel. +41 33 439 11 11 <a href="https://www.studer.com" target="_blank">www.studer.com</a>

Rundschleifmaschinen

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Schleifmaschinen

Damit die Nullpunktspannsysteme von Zero Point Systems ihrem Ruf gerecht werden, bedarf es exzellenter Fertigungstechnik − wie die von Kellenberger. Der Schleifspezialist ermöglicht automatisiertes Schleifen, Drehen und Messen auf einer Maschine.

Eine Kellenberger-Maschine schleift, dreht und misst automatisch bei Zero Point Systems.

Die Zero Point Systems GmbH mit Sitz im österreichischen Götzis ist auf die Entwicklung und Fertigung von Nullpunktspannsystemen spezialisiert. Schon 2004 hatte der Tüftler und Firmengründer Günter Stark den ersten modularen Nullpunktschnellspannzylinder konstruiert, dessen Weiterentwicklung heute als Zero-Point-Spannsystem einen exzellenten Namen am Markt hat und seit 2009 im Portfolio der AMF vertriebstechnisch gut aufgestellt ist.

Mit dem Einstieg des kaufmännisch versierten Bruders im Jahr 2014 entwickelte sich das damals unter Stark Spannsysteme firmierende Unternehmen schnell positiv weiter. Seit 2018 führt in zweiter Generation Maximilian Stark das Unternehmen, das inzwischen auf 25 Mitarbeiter angewachsen ist und neben der Fertigung der hochpräzisen Spannmodule auch die Sparten Prototypenbau, Lohnfertigung mit Baugruppenmontage, Laserbeschriftungen und Qualitätssicherung besetzt. „Wir sind heute nicht nur in Europa, sondern auch auf dem chinesischen Markt sehr erfolgreich. Dort schätzt man europäische Produkte für ihre Genauigkeit sehr“, sagt Maximilian Stark. „Und Genauigkeit ist unser Markenzeichen.“

Positionieren und Spannen in einem Arbeitsgang

Tatsächlich sind Nullpunktschnellspannsysteme in der Fertigung zur Optimierung der Abläufe nicht mehr wegzudenken – egal, ob nun in der Automobilindustrie, bei Werkzeug- oder Maschinenherstellern, in der Pharmazie, in der Chemie- oder der Lebensmittelindustrie. Der Einsatz der Nullpunktspanntechnik erlaubt den sekundenschnellen Wechsel von Paletten, Vorrichtungen, Schraubstöcken oder Werkstücken mit definiertem Nullpunkt.

„Unser Zero-Point-System hat eine einheitliche Schnittstelle für alle Maschinen. Der schnelle und präzise Werkstück- und Vorrichtungswechsel sorgt für bis zu 90 Prozent weniger Rüstzeit und damit für eine enorme Erhöhung der Maschinenlaufzeiten“, erläutert Maximilian Stark. „Einzugskräfte bis 40 kN und Haltekräfte von bis zu 105 kN werden erreicht, und die Wiederholgenauigkeit liegt bei &lt; 5 µm.“

Um den hohen Bearbeitungsanforderungen, die bezüglich der Präzision an ein Nullpunktspannsystem gestellt werden, gerecht zu werden, war bereits im Jahr 2006 eine Kellenberger Universalrundschleifmaschine der Baureihe Kel-Varia beschafft worden. Kel-Varia ist das Vorgängermodell der heutigen Premium-Baureihe Kellenberger 1000 und steht wie diese für höchste Bearbeitungs- und Oberflächenqualität.

 Über 1500 Maschinen dieser Baureihe sind weltweit inzwischen im Einsatz. Ihren Erfolg verdankt die Werkzeugmaschine ihrer ausgesprochen hohen statischen und dynamischen Steifigkeit und Stabilität, beides ausschlaggebende Faktoren für hohe Präzision und große Produktivität. Das Leistungsspektrum der Kel-Varia orientiert sich an den Qualitätsanforderungen der Präzisionsfertigung von Prototypen sowie Klein- und Mittelserien. – Genau die richtige Maschine also für die hohen Ansprüche bei Zero Point Systems.

Findige Lösung zur Integration des Drehens in die Maschine

Im Jahr 2010 hatten zwei Mitarbeiter bei Zero Point Systems die Idee, eine Dreheinheit auf dem Spindelkopf der Kel-Varia zu installieren und damit neben dem Schleifen auch das Drehen in einer Aufspannung zu ermöglichen. Die Backensysteme sollten dabei durch Spanndorne ersetzt werden. Weil bei Zero Point System das Know-how in der Fertigungstechnik und die Innovationsbereitschaft sehr groß sind und das diesen Umbau in Eigenregie erlaubte, konnte man entspannt an die Konstruktion dieser Vorrichtung gehen – mit dem erhofften Erfolg. „Unsere Mitarbeiter waren in der Sache wie immer hochmotiviert. Wir haben gemeinsam so lange getüftelt, bis wir die beste Lösung gefunden hatten“, sagt Maximilian Stark. „Und wir arbeiten mit der Maschine bis heute mit der gleichen hohen Präzision und Zeitersparnis.“

Als 2021 der Entschluss feststand, aus Kapazitätsgründen eine weitere Kellenberger-Maschine, eine Kellenberger 1000, ins Haus zu holen, stand eines von vornherein fest: Die neue Maschine sollte genau die gleiche Drehvorrichtung haben wie die alte, nur sollte sie dieses Mal bereits vom Maschinenbauer in der Konstruktion mit eingeplant werden. Diese Anforderung traf im Hause Kellenberger bei den Spezialisten in der Abteilung Kundenspezifische Sonderkonstruktion auf offene Ohren und wurde prompt umgesetzt. Die dazu nötigen Drehwerkzeuge und Halter wurden von Zero Point Systems gestellt. Die Werkzeugmaschine ist für die automatisierte Komplettbearbeitung der Werkstücke außerdem mit zwei Werkstückspindeln ausgestattet. Die Aufspannung erfolgt mittels zweier hochpräziser Kraftspannfutter.

Die Maschinen der Kellenberger-1000-Baureihe sind mit Spitzenweiten von 1000/1600 mm und Spitzenhöhen von 200/250/300 mm verfügbar und für Werkstückgewichte bis 300 kg konzipiert. Die Werkzeugmaschinen sind mit hydrostatischen Führungen in sämtlichen Hauptachsen für höchste Formgenauigkeitswerte bei Schleifaufgaben mit interpolierenden Achsen ausgestattet.

 Die B-Achse der Maschine hat einen Direktantrieb; der Revolver-Schleifkopf schwenkt damit etwa dreimal schneller und positioniert mit einer Genauigkeit von weniger als einer Winkelsekunde. Besonders dann, wenn die Bearbeitung das Einschwenken verschiedener Schleifscheiben erfordert, senkt diese Eigenschaft die Nebenzeiten und steigert auf diese Weise die Produktivität. Die Kellenberger 1000 ist übrigens wie alle anderen Kellenberger-Maschinen problemlos automatisierbar.

 Um automatisch komplettbearbeiten zu können,  bedurfte es einer integrierten Messstation

 Automatisierung ist seit langem in jeder Produktion ein großes Thema, können dadurch doch ganze Schichten mannlos betrieben werden, oder es wird während der normalen Schichten eine Mehrmaschinenbedienung ermöglicht. Die Herausforderung der Maschinenautomatisierung bei Zero Point Systems war die Komplettbearbeitung eines Werkstücks mit der Anforderung einer Parallelität unter einen Wert von 3 µm, einer Koaxialität von Außen- zu Innendurchmesser von unter 3 µm und einer geforderten hohen Wiederholgenauigkeit des Ladevorgangs von 2 µm. Ohne eine integrierte Messstation war diesen Anforderungen nicht zu entsprechen.

Die Kellenberger-Produktspezialisten nahmen sich der Sache an. Zwei Systeme standen zu Beginn im Raum: zum einen ein Roboter, der von der Palette arbeitet, zum anderen der perfekt an die Kellenberger 1000 angepasste Flex-Palettenlader. Dieser wurde gemeinsam mit einem Automationsspezialisten konstruiert, der auch über ein großes Know-how in puncto Messsysteme verfügt. Ein Vergleich ergab, dass nur mit dem Palettenlader ein Messsystem mit der nötigen Genauigkeit effektiv integriert werden konnte.

Bei Kellenberger entwickelt man seit Jahren Automationslösungen, die an die Maschinen optimal angepasst sind und die Flexibilität in der Fertigung deutlich erhöhen. Neben Standardlösungen sind Automatisierungen nach Kundenwunsch stark auf dem Vormarsch. Der Flex-Lader für Futter- und Wellenteile ist eine von drei Automationsbaureihen aus eigenem Hause. Er wurde speziell für die Kellenberger 100 und 1000 entwickelt und ermöglicht die automatisierte Bearbeitung von Wellenteilen bis 100 mm Durchmesser, 600 oder 1000 mm Länge (je nach Maschinenversion) und 80 mm Greifdurchmesser sowie von Futterteilen bis 230 mm Durchmesser. Der Flex-Lader wurde konzipiert für Teilegewichte von maximal 5 kg im Wechselbetrieb (Länge bis 280 mm) und 15 kg im Einzelteilbetrieb. Wechselbare Greiferköpfe erleichtern das Schnellumrüsten zwischen Wellen- und Futterteilen.

Im Stapelmodul sind 10 Palettenplätze der Größe 400 × 600 mm oder 1000 mm verfügbar. In den Palettenrahmen können Einsätze für Wellen- oder Futterteile eingesetzt werden. Die Beladung der Maschine erfolgt über ein Teleskop-Linienportal. Eine automatische Luke schließt den Maschinenraum während der Bearbeitung ab, um die thermische Stabilität sicherzustellen. Um den Energieverbrauch zu reduzieren, wird die Geschwindigkeit des Flex selbsttätig der Taktzeit der Bearbeitungsmaschine angepasst. Der Flex-Lader verfügt über eine eigene Siemens-Simotion-Steuerung mit Einrichtassistent für schnelles Umrüsten auf ein neues Werkstück.

Die automatisierte Kellenberger 1000 arbeitet inzwischen bei Zero Point Systems 24/7 zur vollsten Zufriedenheit. „Um den ständig steigenden Anforderungen unserer anspruchsvollen Klientel in der Luft- und Raumfahrt, der Lebensmittel- und Automobilindustrie und im Maschinenbau zu begegnen, haben wir mit dieser Maschinenlösung ins Schwarze getroffen“, resümiert Maximilian Stark. „Wir haben mit der neuen Maschine eine größere Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit. Durch die sehr hohe Bearbeitungsqualität, kombiniert mit dem präzisen Beladen sind wir im Wettbewerb mit anderen Anbietern ganz vorn mit dabei. Und zu guter Letzt sind wir auch in puncto Service gut bedient. Durch die Nähe zum Kellenberger-Standort St. Gallen ist bei einer Störung schnell ein Techniker vor Ort, sollte es eine solche geben.“

Zur Autorin: Andrea Jäger ist freie Fachjournalistin in Murrhardt/Deutschland. <a href="mailto:jaeger@diejaegerin-wv.de">jaeger@diejaegerin-wv.de</a>

Bei Zero Point Systems in Götzis/Österreich ermöglicht eine Schleifmaschine Kellenberger 1000 aufgrund der automatisierten Übergabe eines Werkstücks zwischen den beiden Werkstückspindelstöcken eine Komplettbearbeitung

Immer noch hochgenau und permanent bei Zero Point Systems im Einsatz: die Kel-Varia aus dem Jahr 2006

Maschinenbediener und Schleifexperte Martin Haluska und Geschäftsführer Maximilian Stark von Zero Point Systems (links und Mitte) beim Einrichten der Kellenberger 1000. Beratend dabei: Patrick Gähler von Kellenberger (rechts)

Gesamtansicht der Kellenberger 1000 mit Flex-Palettenautomation bei Zero Point Systems

Eine hochgenaue Messstation mit Luftmessdorn wurde an der Schnittstelle zwischen Lader und Maschine integriert

Blick in den Lader: im Hintergrund der Greifer, vorn ein Palettenmodul mit unbearbeiteten Werkstücken

Maschine von Kellenberger schleift, dreht und misst selbsttätig bei Zero Point Systems

<a href="http://Zero.Point.System" target="_blank">Zero.Point.System</a>s GmbH A-6840 Götzis Tel. +43 5523 53883–0 <a href="https://www.zeropointsystems.at" target="_blank">www.zeropointsystems.at</a>

Hardinge/Kellenberger & Co. AG CH-9008 St. Gallen Tel. +41 71 242 91 11 <a href="https://www.kellenberger.com" target="_blank">www.kellenberger.com</a> <a href="https//www.hardinge.com" target="_blank">www.hardinge.com</a>

Die Spindel gilt als das Herz einer Fräsmaschine.  Gut aufgestellt sind deshalb jene im Werkzeugmaschinenbau, die ihre Spindeln selbst fertigen. So wie die Starrag AG. Der Hersteller hat sich auf diesem Gebiet eine umfangreiche Kompetenz erworben.

Dass Starrag die Spindeln für die eigenen Werkzeugmaschinen selbst fertigt, bringt Vorteile mit sich.

„Die Spindel ist das Herz einer Fräsmaschine. Sie trägt ganz entscheidend dazu bei, dass die Zerspanungsergebnisse dem entsprechen, was der Anwender erwartet“, betont Rainer Hungerbühler, Sales Director Aerospace and Turbines bei der Starrag AG in Rorschacherberg/Schweiz. „Ich bin froh, dass wir hier eine eigene Spindelfertigung und ein zugehöriges Kompetenzzentrum haben. Dadurch können wir die Spindel exakt auf die Maschine und die Anwendung hin auslegen, was uns als lösungsorientiertem Anbieter von schlüsselfertigen Produktionsanlagen sehr entgegenkommt.“

Das ist laut Rainer Hungerbühler ein Gewinn für die Kunden. Sie erhalten Produkte, bei denen die Kinematik der Maschine, die Antriebe und die Spindel bestmöglich zusammenpassen – abgestimmt auf die Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Titan und Inconel, von Strukturbauteilen aus Aluminium oder auf andere Anwendungsfälle. Verkaufsleiter Hungerbühler erklärt: „Dafür legen wir die Spindelkennlinie so aus, dass die benötigten Schnittparameter für eine optimale Bearbeitung der jeweiligen Bauteile zur Verfügung stehen.“

Und er weist auf einen weiteren Vorteil hin: „Durch die Inhouse-Fertigung sind wir unabhängig von externen Spindelherstellern. In der Corona-Zeit haben wir gesehen, wie selbst sehr gute Zulieferanten etliche Probleme hatten, ihren Lieferverpflichtungen nachzukommen. Aufgrund unserer Eigenfertigung sind wir und unsere Kunden von solchen Umständen nicht betroffen.“

Schon seit Langem erfolgreich  mit Getriebespindeln

Starrag begann schon im Jahr 1920 mit der Herstellung von Getriebespindeln und erwarb sich über die vielen Jahre danach eine große Kompetenz. Heute werden damit alle in Rorschacherberg produzierten Maschinen der STC-Baureihe ausgestattet. Die fünf- und sechsachsigen Bearbeitungszentren stehen dem Hersteller zufolge für eine äußerst wirtschaftliche Zerspanung von besonders anspruchsvollen Strukturbauteilen, von Multiblades und von Casings mit langen Zykluszeiten.

„Unsere STC-Maschinen profitieren von der Starrag-eigenen Getriebespindel in vielfältiger Weise“, so Rainer Hungerbühler. „Da deren Bauweise eine extrem kleine Störkontur aufweist, kommen wir mit dem Kopf sehr nah ans Werkstück. Der Anwender kann also kurze Werkzeuge einsetzen, was einen stabilen Fräsprozess begünstigt und lange Werkzeugstandzeiten zur Folge hat.“

Und er hebt noch eine weitere Stärke hervor: „Unsere Getriebespindel ist nahezu unzerstörbar. Das heißt, sie sorgt für eine hohe Prozess- und Arbeitssicherheit und verursacht so gut wie keine Maschinenstillstände.“

Um den verschiedenen Maschinengrößen und Anwendungsfällen gerecht zu werden, bietet Starrag die Getriebespindeln mit zwei verschiedenen Motoren und in unterschiedlichen Übersetzungen an. Am häufigsten genutzt wird die 37-kW-Version mit einer Maximaldrehzahl von 8000 min-1 und 940 Nm Drehmoment bei Dauerlast (S1-Betrieb). Es steht aber auch eine Variante mit 1600 Nm und einer Drehzahl von 4500 min-1 bereit. „Etwas Besonderes ist unsere mit bis zu 12.000 min-1 drehende Getriebespindel (das Drehmoment beträgt 620 Nm) mit der für STC-Maschinen üblichen HSK-A100-Schnittstelle. Ich weiß keinen anderen Anbieter, der eine solche Spindel im Programm hat“, sagt Rainer Hungerbühler.

Das Spindelkompetenzzentrum von Starrag beschäftigt sich – neben den seit Langem bewährten Getriebespindeln – vorrangig mit Motorspindeln. Starrag entwickelt und baut diese Spindeln ebenfalls schon seit rund 25 Jahren. Doch seit Kurzem erleben sie einen Boom. Silvan Huber, Master of Science FHO in Engineering, ist seit 2014 als Entwicklungsingenieur zuständig für Motorspindeln und Direktantriebe. Er nennt Zahlen: „Bisher haben wir fast 2500 Motorspindeln in unseren Maschinen verbaut. Allein im letzten Jahr waren es 160, doppelt so viele wie im Jahr zuvor.“ Er ist überzeugt, dass sich der Ausstoß in den nächsten beiden Jahren ein weiteres Mal verdoppeln wird.

Den Grund dafür sieht er in der Qualität und in der führenden Technik der Starrag-Motorspindeln – die vor allem „unserem Expertenteam zu verdanken ist, das mit hochmodernen Entwicklungs-, Montage-, Überholungs- und Testeinrichtungen arbeitet, um den Kunden beste Produkte zu gewährleisten“. Dies hat auch die Verantwortlichen in den Werken in Chemnitz und Vuadens überzeugt, die inzwischen in der Heckert-H-Baureihe sowie den neuen Bumotec-Zentren s181 und 191neo Starrag-Motorspindeln einsetzen.

„Alle 5-Achs-Schaufelbearbeitungszentren der LX-Serie und das Blisk-Bearbeitungszentrum NB 151 sind mit unseren eigenen Motorspindeln ausgestattet. Auf den STC-Fräszentren kommt, wenn keine Getriebespindel verbaut ist, unsere 18.000er-HSK-T100 zum Einsatz“, erwähnt Silvan Huber.

Axiale Wellenverschiebung  beträgt weniger als 10 µm

Starrag ist in seinem Motorspindel-Programm sehr breit aufgestellt. Das Spektrum beginnt bei einer 2,5-kW-Spindel mit 2 Nm Drehmoment. Die obere Grenze wird von Spindeln mit bis zu 350 Nm markiert. Von den Drehzahlen her betrachtet, reicht die Range von 12.000 min-1 bis 40.000 min-1.

Silvan Huber hebt die jüngst vorgestellte 80-kW-Motorspindel (250 Nm und 18.000 min-1; S1 Nennbetrieb) hervor, die eine bislang unerreichte Produktivität verspricht und daher für die gesamte STC-Baureihe angeboten wird. Sie ist mit einer Werkzeugschnittstelle HSK-T100 ausgestattet, liefert eine Werkzeugspannkraft > 45 kN sowie eine Wellenklemmung von 1400 Nm und eignet sich für eine innere Kühlschmiermittelzufuhr bis 140 bar.

 Die Spindel überzeugt Silvan Huber zufolge nicht nur durch ihre Leistungsdaten, sondern auch durch ihre hohe Qualität, die eben auf der eigenen Herstellung beruht und auf Komponenten wie Lager und Motoren, die ausschließlich von namhaften Herstellern zugekauft werden. Das wirke sich auf die Stabilität, auf die Laufzeiten und auf die Lebensdauer aus. Zudem ist sie mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die eine hohe Präzision gewährleisteten.

Das Werk in Chemnitz, das seine Heckert-BAZs mit dieser Spindel ausstattet, lieferte kürzlich Messergebnisse zur axialen Wellenverschiebung. Diese liegt über den gesamten Drehzahlbereich bei kleiner 10 µm. „Wenn man bedenkt, dass aus einer Drehzahl von 18.000 min-1 und der entstehenden Wärmedehnung rund 200 µm Verschiebung resultieren, ist uns die Kompensation dieser Abweichung mittels Sensorik sehr gut gelungen“, freut sich Entwicklungsingenieur Silvan Huber.

Wie man in Rorschacherberg betont, arbeitet Starrag schon an weiteren Optimierungen. Silvan Huber: „Aktuell fokussieren wir uns insbesondere darauf, die Spindeldrehzahl und dadurch die Zerspanleistung zu erhöhen. So ebnen wir den Weg für innovative und prozessoptimierte Frässtrategien.“

Die jüngsten Neuentwicklungen betreffen auch Details. Dazu zählen bei einigen Spindeltypen KSS-Sprühdüsen in der Spindelnase, deren Abstrahlwinkel jetzt programmierbar und somit automatisch auf die Werkzeuglänge einstellbar ist. Eine weitere Innovation sind Spindeln für die Bumotec-Bearbeitungszentren s181 und 191neo, die eine kryogene Zerspanung unterstützen. Silvan Huber dazu: „Wir haben eine Motorspindel mit einer speziellen Drehdurchführung entwickelt, sodass die kryogene CO2-Kühlung zur Werkzeugschneide gelangen kann. Das ist eine Sonderlösung, die sich zur Bearbeitung von 3D-gedruckten Prothesen eignet, aber auch für die PEEK-(Hochleistungskunststoff-)Bearbeitung oder das Bohren von Titanteilen einen deutlichen Gewinn darstellen kann.“

Der technische Entwickler ist sich jedenfalls sicher: „Mit den Motorspindel-Entwicklungen der vergangenen Jahre sind wir technologisch in die Führungsriege aufgestiegen. Und wir werden uns weiter steigern, bis wir die Weltspitze erreicht haben.“

Ein weiterer Faktor, auf den sich die Entwickler konzentrieren, ist die Lebensdauer der Motorspindeln. Für gewöhnlich übernimmt Starrag die Garantie für ein Jahr. Verkaufsleiter Rainer Hungerbühler kommentiert dieses Angebot: „Die Lebensdauer einer Motorspindel hängt nicht nur von ihrer Qualität ab, sondern auch von der Belastung, der sie ausgesetzt ist. Daher können wir keine Pauschalaussagen zur Standzeit machen. Selbstverständlich stehen wir jedem Kunden unmittelbar mit unseren Dienstleistungen zur Seite, wenn er eine Revision seiner Spindel benötigt oder einen Ausfall zu beklagen hat.“

Die Starrag AG verweist auf ihre große Erfahrung und Fachkompetenz bei der Revision von Motorspindeln, die in Rorschacherberg von hochqualifiziertem Personal durchgeführt wird. Dort sind Originalersatzteile auf Lager, mit denen die Spindel fast in den Neuzustand gebracht wird – mit erneuter Herstellergarantie auf die getauschten Komponenten. Starrag unterhält außerdem weltweit Ersatzteillager, aus denen auch komplette Spindeln innerhalb von 24 Stunden verschickt werden.

Wenn die fünf- und sechsachsigen Bearbeitungszentren von Starrag Strukturbauteile, Multiblades und Casing fertigen, dann kommt die lange Erfahrung des Herstellers beim Bau von Getriebespindeln zum Tragen

Ein Fokus der Spindelentwicklung bei Starrag liegt darauf, die Drehzahl und damit die Zerspanleistung zu erhöhen. Auf diese Weise will man den Weg ebnen für innovative und prozessoptimierte Frässtrategien

Die 5-Achs-Schaufelbearbeitungszentren der LX-Serie und das Blisk-Bearbeitungszentrum NB 151 sind sämtlich mit Motorspindeln von Starrag ausgestattet − mit allen Vorteilen einer Eigenfertigung

Schwenkkopf und Spindel. Geht es um Getriebespindeln, profitiert der Nutzer von einer sehr kleinen Störkontur, sodass der Kopf sehr nah an das Werkstück kommt 

In Rorschacherberg arbeitet ein hochqualifiziertes Team in der Spindelfertigung und im angeschlossenen Kompetenzzentrum. Die Spindeln werden exakt der jeweiligen Maschine und der Applikation angepasst, und auch das Retrofit wird beherrscht

Starrag Group fertigt Spindeln selbst | kundenspezifisch | prozesssicher | langlebig

Die Starrag Group ist ein Hersteller von Präzisions-Werkzeugmaschinen zum Fräsen, Drehen, Bohren und Schleifen von Werkstücken aus Metall, Verbundwerkstoffen und Keramik. Die Kunden finden sich in den Branchen Aerospace, Energy, Industrial, Micromechanics und Transportation. Die Dachmarke Starrag verbindet die Produktbereiche Berthiez, Bumotec, Dörries, Droop+Rein, Ecospeed, Heckert, Scharmann, SIP, Starrag und TTL. Die Firmengruppe mit Hauptsitz in Rorschach/Schweiz betreibt Produktionsstandorte in der Schweiz, Deutschland, Frankreich, Großbritannien und Indien sowie Vertriebs- und Servicegesellschaften in den wichtigsten Abnehmerländern.

Starrag Group Holding AG CH-9404 Rorschacherberg Tel. +41 71 858 81 11 <a href="https://www.starrag.com" target="_blank">www.starrag.com</a>

5-Achs-Bearbeitungszentren

Bearbeitungszentren

Fräsmaschinen

Hochpräzisionszerspanung

Spanende Verfahren

Wer auf kurze Prozesse setzt − und das dürfte vor allem im Werkzeug- und Formenbau quasi jeder Fertiger sein −, der sollte in Technik-Komplettlösungen investieren. GF Machining Solutions bietet solche Lösungen in einem sehr breiten Spektrum an.

Das Beispiel HLM zeigt, welche Effekte Fertigungs-Komplettlösungen von GF Machining Solutions bieten.

Entscheidend für die volle Erfüllung der Marktanforderungen im Werkzeug- und Formenbau ist es, inwieweit es gelingt, die Bearbeitungsprozesse möglichst kurz zu gestalten. Das ist längst für viele Unternehmen zu einer täglichen Herausforderung geworden. Ein kurzer Bearbeitungsprozess stellt für die Anwender einen Schlüssel zur Steigerung von Produktivität und Effizienz dar.

Um möglichst vielen Anwendern diesen Schlüssel an die Hand zu geben, stellen fortschrittliche Werkzeugmaschinenhersteller Komplettlösungen für die Branche zur Verfügung. Als einen der maßgeblichen unter ihnen kann sich GF Machining Solutions bezeichnen. Das Produkt- und Leistungsportfolio des Herstellers umfasst Maschinen für das Fräsen, das Erodieren, das Lasertexturieren, die Lasermikrobearbeitung sowie die Additive Fertigung (AM). Zudem bietet die Division von Georg Fischer Spindeln sowie Lösungen für Werkzeuge, Automation und Digitalisierung an, unterstützt von einem umfassenden Kundendienst und Support.

Schleif-Fräs-Kombi bewährt sich beim Verpackungsprofi Leuthold

Um die Praxistauglichkeit der GF-Lösungen zu veranschaulichen, lohnt ein Blick auf die Leuthold Mechanik AG (HLM). Das Mitte der siebziger Jahre gegründete Unternehmen begann sich schon in den Anfangsjahren auf Dienstleistungen für die Aluminium-Verpackungs-Industrie zu spezialisieren. Heute ist HLM der weltweit führende Produzent von Maschinen zur Herstellung von dünnwandigen Aluminiumverpackungen. Bei der Fertigung von komplexen Präzisionsteilen verfügt die Firma über eine fundierte Erfahrung und ein spezialisiertes Know-how.

Mit ihrer Zerspanungs-Expertise und dem modernen Maschinenpark kann HLM sehr flexibel auf Kundenanforderungen reagieren und eine größtmögliche Präzision und Qualität bieten. Mit GF als Partner hat die Firma bereits seit den achtziger Jahren die modernsten Maschinen im Einsatz und konnte ihre Prozesse dank den neuen Technologien stets aufs Neue optimieren.

Firmengründer Heinz Leuthold hat nun in ein Bearbeitungszentrum  Mikron MILL X 400 mit Schleiffunktion investiert, um im Bereich Koordinatenschleifen, kombiniert mit Hartfräsen, innovativ und wettbewerbsfähig zu bleiben. Auf der Maschine werden Teile von der Elektrode bis hin zum gehärteten Werkstück bearbeitet, wird hartgefräst, koordinaten- und rundgeschliffen – all das miteinander kombiniert mithilfe der sogenannten WPC-Automation.

Die MILL X 400 entlastet die Rundschleifer, weil auf ihr mit Mehrfach-Aufspannungen gearbeitet werden kann. Außerdem müssen die Werkstücke nicht mehr von der Koordinatenschleifmaschine auf die Fräsmaschine übergesetzt, sondern können in einer Aufspannung bearbeitet werden.

Für HLM besteht der größte Vorteil darin, dass die MILL X 400 die bereits vorhandenen Mikron MILL S 600 U und MILL S 500 von GF Machining Solutions sehr gut ergänzt, weil sie die gleiche Spindel mit gleichen Werkzeugkonen und die gleichen Spannmittel hat und weil alle Maschinen mit derselben Heidenhain-Steuerung ausgerüstet sind. Somit ist alles standardisiert, und es kann flexibel zwischen den drei Maschinen hin und her gewechselt werden. HLM ist aufgrund der Option ‘Ambient Robust‘ in der Lage, Toleranzen von ±0,002 mm prozesssicher einzuhalten.

Maschinen und Kalibrierfunktion sind aufeinander abgestimmt

Die drei- und fünfachsigen Baureihen Mikron MILL S/X (U) sind für ihre Genauigkeit, Präzision und hohe Dynamik sowie für ihre Ergonomie bekannt, betont man beim Hersteller. Die Werkzeugmaschinen sind leicht zugänglich und benötigen nur wenig Platz – ob als Einzelmaschine oder in Kombination mit einer Automatisierungszelle. Mit schneller Prozessgeschwindigkeit können Teile in höchster Qualität hergestellt werden, um die Marktanforderungen mit einer flexiblen Produktion zu erfüllen. Die Maschinen sind mit schnellen Spindeln, einer Automation sowie intelligenten Modulen ausgestattet.

Die standardmäßige AMC (Automated Machine Calibration oder automatisierte Maschinenkalibrierung) sorgt für eine optimale Kalibrierung der Maschinengeometrie der Fräsmaschinen der MILL-S- und MILL-X-Baureihen innerhalb von Minuten. Die Kühlung aller Komponenten hält den Prozess auch bei langem Fräsen und Schleifen stabil.

Die Zwei-in-Eins-Lösung spart Zeit und sichert eine hohe Qualität

Doch zurück zur Kombi-Maschine, von der nicht nur Leuthold profitiert. Es war jüngst im Jahr 2022, als GF Machining Solutions die Neuerung Fräsen/Schleifen für die MILL-S- und -X-Baureihen einführte. Mit ihr war es möglich, auf ein und derselben Maschine Fräsen und Koordinatenschleifen zu kombinieren, ohne dass dies Auswirkungen auf die Stellfläche oder die Leistung hat.

 Die Zwei-in-Eins-Lösung reduziert einerseits den Zeitaufwand und die Komplexität des Fertigungsprozesses; andererseits gewähren die Kombination der beiden Technologien, die hohe Maschinendynamik und die gleichbleibende thermische Stabilität auf Basis der Ambient-Robust-Technologie eine hohe Genauigkeit und einen schnellen ROI für hochwertige Teile. Die Ambient-Robust-Technologie stellt eine konstante Stabilisierung der Maschinenkörpertemperatur mit minimaler Abweichung des Werkzeugmittelpunkts sicher.

Die Schleifeinrichtung der Maschine ist so ausgelegt, dass die Standard-Werkstückabmessungen und die Spannfläche selbst bei einer Automation erhalten bleiben. Das Lasermesssystem und die Abrichtspindel befinden sich für einen schnellen Schleifvorgang näher am Arbeitsbereich. Die Abrichtspindel ist mit einem Sensor für akustische Emission (AE) ausgestattet, um das Signal während des Abrichtens des Werkzeugs auf der Heidenhain-Steuerung zu verfolgen und zu visualisieren. Für eine zusätzliche Optimierung des Bearbeitungsvorgangs kann die Maschine mit einem weiteren AE-Sensor ausgestattet werden.

All diese Features sind für HLM ein Gewinn. Doch nicht nur für den Anwender ergeben sich Vorteile. Dank der guten Zusammenarbeit mit dem Pilotkunden HLM war es GF Machining Solutions möglich, die Schleif-/Fräs-Funktion auf den betreffenden Fräsmaschinen den speziellen Kundenbedürfnissen noch besser anzupassen.

Dass die Formenbauer von HLM weltweit anerkannte Standards für Aluminium-Verpackungen setzen konnten, liegt auch an ihrem Gespür für neueste, prozesszeitverkürzende Fertigungstechnik

Die Werkzeuge und Formen für dünnwandige Alu-Bauteile, auf die sich HLM spezialisiert hat, erfordern zwingend sowohl kurze Bearbeitungszeiten als auch eine dauerhaft prozesssicher erreichbare hohe Qualität der Fertigung

Benjamin Schroth, Bereichsleiter Hartbearbeitung bei HLM, im firmeneigenen Maschinenpark vor dem 5-Achs-Bearbeitungszentrum Mikron MILL X 400. Es steht dem Hersteller GF zufolge für Genauigkeit, Präzision, hohe Dynamik sowie Ergonomie

Das Beispiel HLM zeigt, was Fertigungs-Komplettlösungen von GF Machining Solutions können

Leuthold Mechanik AG (HLM) CH-8840 Einsiedeln Tel. +41 44 787 51 91 <a href="https://www.hlm-ag.com" target="_blank">www.hlm-ag.com</a>

GF Machining Solutions CH-2504 Biel Tel. +41 32 366 19 80 <a href="https://www.gfms.com" target="_blank">www.gfms.com</a>

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, andere

Anlagen für die Additive Fertigung

Erodiermaschinen

Laserstrukturieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Lasertechnik

Als Monnier + Zahner 1997 die erste Wälz- und Schneckenfräsmaschine vorstellte, war Modul 1,0 mm das Limit. Jüngste Version ist die kompakte, flexible MZ150 bis 2,5 mm. Sie vereint alle Vorteile dieses Maschinenkonzeptes mit neuesten Features.

Neue Wälz- und Schneckenfräsmaschine von Monnier + Zahner ist kompakt und flexibel.

Bei einem Blick in die Fertigungsstätten der Metallbearbeitung fällt eines auf: Verzahnverfahren scheinen an Bedeutung zu gewinnen. Gründe dafür sind zum einen eine wachsende Nachfrage nach anspruchsvollen Bauteilen, aber auch die Verfügbarkeit neuer Verfahrensprinzipien und nicht zuletzt eine weiter gestiegene Fähigkeit der Hersteller von Verzahntechnik, auf die Bedürfnisse ihrer Kunden einzugehen. Diesen Kunden stellt man streng praxisorientierte, wirtschaftliche Lösungen zur Verfügung. Zu diesen innovativen Herstellern kann sich die Monnier + Zahner AG zählen. Das 1964 gegründete Unternehmen widmete sich bis zur Uhrenkrise 1972 dem Bau von Maschinen für die Uhrenindustrie. Heute fertigt man hauptsächlich Werkzeugmaschinen für die Medizin-, die Dental- und die Verzahnungsindustrie Ein weiteres wichtiges Standbein ist die Entwicklung von Sondermaschinen.

Den Modulbereich erweitert  beim Wälz- und Schneckenfräsen

Speziell im Verzahnbereich hat Monnier + Zahner viel in Ressourcen investiert. So decken die drei Wälzfräsmaschinen der D-Drive-Linie (500, 1000 und 2000) bei Highend-Anwendungen einen Modulbereich von 0,05 bis 4 mm ab. Die Besonderheit bei der D-Drive Linie sind drei gleichwertige, direktangetriebenen Motorspindeln für Fräskopf, Spindel- und Reitstock.

 Mit den stabilen Schneckenfräsmaschinen M667 und deren Duplex-Variante M677 wurden auch bei der Herstellung von Gewinde- und Schneckenverzahnungen klare Produktstrukturen geschaffen. Dazu gehören auch kombinierte Lösungen. Die erste Wälz- und Schneckenfräsmaschine, die MZ120, wurde 1997 nach einem Kundenwunsch entwickelt. Die Möglichkeit, auf einer Maschine Zahnräder und Schnecken zu fräsen, erwies sich für Anwender mit kleineren und mittleren Serien als ideal. Die MZ120 fertigte Zahnräder bis Modul 1,0 mm.

 2005 wurde mit der MZ130 eine größere Version für Module bis 1,5 mm entwickelt. Was aber im Portfolio noch fehlte, war eine Maschine bis Modul 2,5 mm. Deshalb entwickelte der Hersteller jüngst die kompakte, flexible MZ150. Mit ihr erweiterte man zum einen den Modulbereich und kreierte zum anderen eine Nachfolgemaschine für die MZ120 und die MZ130.

Für die Konstruktion analysierte man die Funktionalitäten der D-Drive-Linie, der Gewinde- und Schneckenfräsmaschinen sowie der kombinierten Wälz- und Schneckenfräsmaschinen und ließ die Erkenntnisse in die MZ150 einfließen. Die Schwenkachse des Fräskopfes, also die massiven Gussteile und die groß dimensionierte Lagerung, wurden von der 2000 D-Drive übernommen. Während des Fräszyklus werden die Schwenkachse sowie optional die Shiftachse ausgeschaltet und geklemmt. Das erhöht die mechanische Stabilität deutlich.

Zudem wurde wieder eine optional zuschaltbare angetriebene Reitstockspindel implementiert. Während bei der D-Drive-Linie beim Reitstock eine identische Spindel wie beim Spindelstock fest verbaut wird, kommt hier eine kleiner dimensionierte Variante zum Einsatz. Eine angetriebene Reitstockspindel ermöglicht es, mit weniger Anpressdruck zu arbeiten, das heißt, es wirkt weniger Druck auf die Werkstück- und die Reitstockspindel sowie auf die Werkstückaufnahmen.

Die direktangetriebene Werkstückspindel gibt es auch bei der M677 Duplex-Schneckenfräsmaschine. Beim Schneckenfräsen gibt es die Anforderungen an die Spindel, dass sie bei sehr langsamer Drehzahl konstant dreht. Hingegen muss sie beim Wälzschälen auch mit mehreren 1000 min-1 drehen können. Der eingesetzte Direktantrieb erfüllt diese Aufgabe mit einer maximalen Drehzahl von 4000 min-1.

Bei der Entwicklung wurde nebst den technischen Anforderungen besonderes Augenmerk auf die Kompaktheit und die leichte Bedienbarkeit der Maschine gelegt. Resultat ist der gut zugängliche Maschinenraum mit einer Stellfläche von 2,2 × 2,0 m und mit einem Gesamtgewicht von rund 6 t. Der Elektroschrank ist im Maschinenraum integriert.

Die Maschine kann von Hand bestückt oder mit einem automatischen Ladesystem ausgerüstet werden. Es gibt verschiedene Varianten, das Bauteil zu spannen: mit Spannzange, Aufnahme mit Dornrückzug, Spreizdorn oder zwischen Spitzen.

Die MZ150 bietet viele Möglichkeiten. Je Teil sind bis zu zehn Verzahnungen für verschiedene Verfahren programmierbar. Zahnräder, auch Kegelräder, können per Wälzfräsen oder im Teilverfahren, das heißt Zahn um Zahn, gefertigt werden. Schneckenverzahnungen sind per Schneckenfräsen und -abwälzen sowie Wälzschälen erzeugbar. Beim Schneckenfräsen wird der Fräskopf in den Bereich von -90 Grad heruntergeschwenkt. Als Werkzeug dient ein Scheibenfräser, mit dem jeder Gang, das heißt, die Zahnlücke der Schnecke, einzeln gefräst wird. Die Werkstückspindel und die Längsachse interpolieren dazu der Werkstücklänge entlang. Jeder Gang lässt sich an Start und Ende, sofern es die Geometrie des Fräserprofils erlaubt, mit ein und demselben Scheibenfräser entgraten.

Wälzschälen von Schnecken ist ebenfalls möglich

Auch beim Schneckenabwälzen wird der Fräskopf heruntergeschwenkt. Als Werkzeug dient hier aber ein Wälzfräser, der sich in einem Koppelverhältnis zur Werkstückspindel dreht. Auch hier interpolieren die Werkstückspindel und die Längsachse der Werkstücklänge entlang. Dabei werden alle Gänge gleichzeitig erzeugt. Sofern die Zahngeometrie und der Schwenkwinkel ein Schneckenabwälzen zulassen, eignet sich dieses Verfahren für größere Serien.