Die EMO Hannover demonstriert die Zukunftsfähigkeit der Fertigungsbranche.

Fast genau 30 Jahre ist es her, dass an dieser Stelle, damals noch als ‘Erste Seite’, heute als ‘Standpunkt’ bekannt, einer meiner Vorgänger die Situation der in jener Zeit wieder einmal krisengeschüttelten Werkzeugmaschinenindustrie beschrieb. Es ging um Berthold Leibinger, der in seiner Funktion als Vizepräsident des VDW gemeinsam mit Walter Riester, zum Zeitpunkt Bezirksleiter der IG Metall, mögliche Auswege aus der Krise im Vorspann unserer Zeitschrift diskutierte. Vorschläge wie die Neugestaltung der Arbeitsorganisation, der Mitarbeiter-Qualifikation und umwelt-orientierte Produktentwicklung standen auf der Agenda. Man war zu dem Schluss gekommen, dass „Widerstände gegen notwendige Veränderungen [...] durch ein gemeinsames Konzept einfacher zu überwinden wären.“

Auch heute drückt der Schuh noch an denselben Stellen, wenngleich viele Fortschritte bei den Arbeitszeitmodellen, Stichwort Hybrides Arbeiten, und dem ressourcengerechten Wirtschaften, Stichwort Nachhaltigkeit, gemacht wurden. Und wieder ist vom Schulterschluss zwischen Politik und Wirtschaft die Rede, wenn es um die Herausforderungen der Klimawende und das Bewältigen der Energieknappheit geht.

Doch während die Politik das große Rad dreht, blicken Fertigungsverantwortliche nach Hannover, wo die EMO sich anschickt, gemeinsam mit den Akteuren der Branche die richtigen Antworten zu finden. Im Vergleich zu früher sind zwar die Problemstellungen nicht neu, aber die Lösungsvorschläge doch von fundamental anderer Natur: Vernetzung, künstliche Intelligenz, Smart Factory eben. Neue Geschäftsmodelle und Absatzmärkte, alles unter dem Gesichtspunkt der nachhaltigen Produktion und Energieeffizienz. Verantwortungsvolle Lieferketten, die den Blick über den eigenen Tellerrand hinaus erforderlich machen.

Alles in allem ein Themenangebot, das Lust macht, die Veränderungen mitzutragen und selbst zum Gestalter einer erfolgreichen Zukunft zu werden. Anregungen, Denkanstöße und Wegbeschreibungen gibt die EMO Hannover zuhauf oder diese Ausgabe der WB Werkstatt + Betrieb. Denn die Zukunft ist bereits da – sie ist nur noch nicht an alle verteilt.

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Editorial Ricchiuti

Ricchiuti, Martin

Starrag Aerospace & Turbine Technology Days

Die Weiterentwicklung der Technologieträger im Zeichen von Nachhaltigkeitsstrategien  begleitet die sich auf Erholungskurs befindliche Branche der Luftfahrtindustrie.

Aerospace & Turbine Technology Days 2023 bei Starrag

Nach schwierigen Jahren der Reisebeschränkungen lebt die Luftfahrtindustrie wieder auf und zeigt sich voller Vitalität. Ein Eindruck, der sich vor allem beim Besuch der Aerospace & Turbine Technology Days von Starrag im schweizerischen Rorschacherberg bestätigt. Das zweitägige Event, das zum letzten Mal 2019 stattgefunden hatte, zog Ende Juni zahlreiche Anwender, Kunden und Fertigungsverantwortliche zu den spezialisierten Maschinenbauern.

Kaum eine andere Branche weist solche Qualitätsansprüche auf, wie sie die Luftfahrt erfordert. Flugzeughersteller wie Airbus möchten den CO2-Footprint pro Flugpassagier um 50 Prozent senken. Einsparpotenziale ergeben sich dafür auf verschiedenen Teilgebieten, darunter auch die Fertigungsoperationen, um Strukturbauteile, Turbinen und andere Komponenten wie Fahrwerke ressourcenschonend und präzise in Form zu bringen. Von der Schwerzerspanung hochfester Titanlegierungen bis zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Leichtmetallen bedienen sich die Maschinenkonzepte an den Technologiebausteinen der Starrag Group.

Das Zusammenspiel zwischen Maschinen-, Werkzeug- und Automatisierungsspezialisten konnte zum Event über verschiedene Stationen erlebt werden: Von der Bearbeitung großer Aluminium-Strukturbauteile, Casing-Bearbeitungen in großen Dimensionen, die Bearbeitung von Landebeinen sowie die voll automatisierte Produktion von Turbinenschaufeln und die Blisk- oder Impellerbearbeitung ohne Ausschuss. Digitalisierungslösungen sowie Anwendungsfälle zur Shopfloor-Automatisierung führten durch die Möglichkeiten aktueller Fertigungskonzepte.

Stabile Konstruktion  als Grundvoraussetzung

Highlight der Präsentationen war sicherlich die Premiere der ‘Starrag 1250 HD’, ein Hochleistungsbearbeitungszentrum für die Freiformbearbeitung von komplexen Strukturbauteilen aus Titan. Drehmomentstarke Getriebespindeln sorgen für Abtragsraten von bis zu 8000 cm3 bei Titanlegierungen. Voraussetzung, um solche Leistungen zu erzielen, sind ein äußerst verwindungssteifes und dämpfendes Maschinengestell. Dies wurde bei dem aktuellen Bearbeitungszentrum um hydrostatische Führungsbahnen ergänzt, um die bestmögliche Oberflächenqualität bei minimalem Werkzeugverschleiß zu erzielen. Rattermarken oder Umkehrspuren auf den Integralteilen sucht man deswegen vergebens.

Wer nicht bis zu den nächsten Turbine Technology Days warten möchte, kann die geballte Expertise auch auf der EMO am Messestand erleben.

Eine Prozesskette mit vielen Schritten demonstrierte Starrag mit  seinen Partnerunternehmen auf dem Event 

Premiere feierte das Bearbeitungszentrum STC 1250 HD mit hydrostatischen Führungsbahnen

Starrag-Hauptartikel

Starrag AG | Aerospace & Turbine Technology Days 2023

Klar auf Kurs sieht sich Mapal und unterstreicht das mit einem Umsatzplus von 6,5 Prozent auf 558 Millionen Euro im Jahr 2022. Von EMO-Neuheiten erwartet man weitere Impulse.

Mit einem Umsatzplus von 6,5 Prozent auf 558 Millionen Euro im Jahr 2022 sieht sich Mapal auf Kurs.

Einen Akteur in der Metallbearbeitung kann nichts ‘umhauen‘. Dieser Eindruck entsteht, besieht man die jüngst verkündeten guten Bilanzen der Hersteller von Präzisionswerkzeugen. Und er festigt sich mit einem Blick auf das Resümee, das Mapal in Aalen, einer der Großen dieser Zunft, auf der traditionellen Pressekonferenz zog, die diesmal am 20. Juli stattfand. Pandemie, Inflation, Kostensteigerungen und Ukraine-Krieg zum Trotz konnte Firmenchef Dr. Jochen Kress für das Geschäftsjahr 2022 Resultate vorweisen, die denen aus Vorkrisenzeiten entsprechen. Nur 2018 fiel ihm zufolge noch besser aus, doch das sei ein ‘Überschwinger‘ gewesen.

Konkret hat der Umsatz der Firmengruppe nach 461 Millionen im Jahr 2020 und 524 Millionen 2021 nun wieder 558 Millionen Euro erklommen. Das entspricht einem Zuwachs von gut 6,5 Prozent. Dr. Kress zufolge hat sich der Auftragseingang ebenso positiv entwickelt, auch wenn hier speziell der Ukraine-Krieg und seine Folgen deutlich zu spüren gewesen seien. „Im Großen und Ganzen haben wir unsere selbst gesteckten Ziele erreicht“, bilanzierte der Mapal-Geschäftsführer. „2022 war ein ordentliches Jahr.“

Hinter den nüchternen Zahlen steht ein starkes Engagement vielfältiger Art, wie in Aalen deutlich wurde. „Wir haben die vergangenen Jahre intensiv genutzt und uns den sich ändernden Rahmenbedingungen gestellt, um für die Zukunft gerüstet zu sein“, betonte Dr. Kress. Was für ein Unternehmen wollen wir sein? Dieser Frage stelle man sich stetig und habe dabei fixiert, im Einklang mit den Märkten handeln zu wollen, stark in puncto Technik und ergebnisorientiert im Markt zu agieren sowie attraktiv für die Beschäftigten zu sein und jene, die es werden wollen.

Selbstredend spielt das Schlagwort Nachhaltigkeit auch in Aalen eine zentrale Rolle. So will das Unternehmen bis zum Jahr 2025 den energieverursachten CO2-Ausstoß seiner Produkte um 40 Prozent gegenüber 2015 verringern. Des Weiteren wird die Firmenflotte sukzessive erneuert und mit Elektro- oder Hybridfahrzeugen ausgestattet.

Mit neuen Werkzeugen zur EMO zusätzliche Marktanteile gewinnen

Auf das Gesamtjahr 2023 blickt das Unternehmen vorsichtig optimistisch und rechnet mit einem Umsatzwachstum auf 590 Millionen Euro. „Das erste Halbjahr ist sehr positiv verlaufen. Jetzt arbeiten wir daran, dass wir unsere Ziele trotz zunehmender konjunktureller Risiken erreichen“, so Dr. Kress.

Was anderes als innovative Produkte könnten dazu beitragen, diese Arbeit zum Erfolg zu führen? Und so stand die Präsentation mehrerer Werkzeuglösungen im Fokus beim weiteren Verlauf des Events. Nachdem Matthias Winter, Global Head of Market Segment Automotive, Neues aus seinem Markt vorgestellt hatte, auf den mit Abstand immer noch der Löwenanteil des Mapal-Umsatzes entfällt, warf Tobias Gräupel, Technical Expert Indexable Tools ein Schlaglicht auf aktuelle Maßgaben bei der Titanbearbeitung im Spannungsfeld der Wirtschaftlichkeitsparameter, und Dr. Martin Kommer, Teamleiter R&D Cutting Material/Coating, beleuchtete jüngste Entwicklungen von Diamantschichten nach Maß.

Nachdem zu Beginn der Nachmittagsrunde Stephan Köstler, Global Head of Machines and Services, die Herausforderungen geschildert hatte, die Mapal aus dem Zwang zur stetigen Produktivitätssteigerung bei den Kunden erwachsen, folgte ein echtes Highlight: die Präsentation eines Hochvolumenfräsers für die Aluminiumzerspanung, der mit einem Zeitspanvolumen bis 21 l/min den bisherigen Rekord auf diesem Gebiet einstellen dürfte. Ein innovatives Kordel-Schrupp-Profil, eine spezielle Stirngeometrie und ein neuartiges, hochpoliertes Nutprofil befähigen das Tool mit der Bezeichnung Optimill Alu-Wave SCM109 zu dieser Leistung. Rampenwinkel bis 30° sind möglich; die Auszugkräfte wurden reduziert.

 Tim Rohmer, Product Manager Vollhartmetall-Fräswerkzeuge, Kai-Uwe Schmidt, Technical Consultant Indexable Tools und Armin Walther, geschäftsführender Gesellschafter des Maschinenpartners Bavius Technologie GmbH, stellten das Werkzeug vor und berichteten von der gemeinsamen Entwicklungsarbeit sowie den Praxistests.

Jacek Kruszynski, Chief Technology Officer bei Mapal, stellte weitere, nicht minder spektakuläre Neuheiten vor, die ebenfalls auf der EMO zu sehen sein werden, in diesem Fall für Bohrungen. Bemerkenswert war außer der ressourcenschonenden Hochleistungsreibahle FixReam 700 und speziellen HNHX-Schneiden zur effizienten Ventilsitzbearbeitung der Tieflochbohrer Mega-Deep-Drill-Steel. Tieflochbohren sei „ein extrem wichtiges Thema“, schließlich würden die Bohrungen immer kleiner und länger. Wer hier technologisch führende Lösungen anbieten könne, erschließe sich in etlichen Branchen Marktpotenziale. Für Mapal sieht er hier ganz besonders große Chancen.

Der Mega-Deep-Drill-Steel für Stahl und Guss soll den neuen Standard zum Tiefbohren vorgeben. Das VHM-Werkzeug hat eine neuartige HiPIMS-Beschichtung im Schneidenbereich; die Kopfbeschichtung stelle eine reibungslose Spanabfuhr sicher. Ballige Schneiden machen die Schneidecken hoch stabil. Das lagerhaltige Standardprogramm umfasst Längenverhältnisse von 15 × D bis 40 × D und Durchmesser von 3 bis 16 mm, bei den langen Versionen bis 9 mm. Für schwieriges Anbohren gibt es Pilotbohrer. Im Vergleich zu den Vorgängern wird eine um bis zu 50 Prozent höhere Vorschubgeschwindigkeit in Aussicht gestellt.

Derart mit Neuem, Faktenreichem konfrontiert, sahen die Teilnehmer der Pressekonferenz keinen Grund, an einer Fortschreibung des Aufwärtstrends von Mapal Zweifel zu hegen. Die Aalener sind für neue Herausforderungen gewappnet. Das letzte Wort allerdings spricht wie immer der Kunde.

Erwartet zukünftig durchaus „Gegenwind“ im Markt, ist aber optimistisch, mit Mapal auch 2024 weiter zu wachsen: Geschäftsführer Dr. Jochen Kress

Im R&D-Center von Mapal wurden den Pressevertretern die Fähigkeiten der EMO-Neuheiten demonstriert

Mapal-Entwickler Julian Schicketanz erläuterte, wie das enorme Zeitspanvolumen des Aluminium-Fräsers SCM109 von maximal 21 l/min zustande kommt

Hauptartikel

Mapal erzielt 2022 ein Umsatzplus von 6,5 Prozent auf 558 Millionen Euro | Präzisionswerkzeuge

Präzisionswerkzeuge

Toolmanagement

Pfeiffer, Frank

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Industrie 4.0

Geniale Dinge bestechen oft durch ihre Einfachheit. Die Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn in Tübingen offenbarte auf ihren jüngsten Technologietagen viele Facetten ihres Erfolgskonzepts, das letztlich auf einer tief verwurzelten Kundenorientierung beruht.  Im Interview spricht die Horn-Geschäftsführung in Person von Markus Horn, CEO, und Matthias Rommel, ebenfalls CEO, über ihre Strategien, ein erfolgreiches mittelständisches Unternehmen durch die Herausforderungen unserer Zeit zu navigieren.

Horn setzt weiterhin auf kurzfristig lieferbare, kundenindividuelle Werkzeuge und auf eine weitreichende interne Technologiebeherrschung für moderne Prozesse.

Das Interview führten Helmut Damm und Frank Dietsche

Helmut Damm: Herr Horn, Sie sprachen auf den Technologietagen von Wachstum in stabilen Märkten und von Investitionen vor allem in das Stammwerk in Tübingen. Ein solch positiver Ausblick für ein in Deutschland verwurzeltes Unternehmen ist unter den gegebenen Rahmenbedingungen außergewöhnlich. Wo bleibt die Kritik an der Politik?

Markus Horn: Unser Motto hier bei Horn lautet: ‘Jede Perspektive lässt sich erarbeiten, auch wenn man sie noch nicht sieht’. Wir beschäftigen uns also in erster Linie mit Dingen, die wir in der Hand haben. Was die Politik unserer Regierung angeht, muss man feststellen, dass die Veränderungsgeschwindigkeit, die uns die Ampelkoalition zumutet, gelinde gesagt herausfordernd ist. Es geht vielen Unternehmern zu schnell und Überforderung führt zu Frustration, ebenso in der Bevölkerung. Das ändert aber nichts an unserem Bekenntnis zum Standort Deutschland und zu Tübingen.

Damm: Horn ist mittlerweile in 70 Ländern aktiv, da würde sich doch sicher etwas finden lassen ...

Horn: Das ist nicht zuletzt eine Frage der Grundphilosophie. Horn war schon immer technophil. Wir lieben die Technik und den Fortschritt, und da hat Deutschland international immer noch einen sehr hohen Standard, auch hier in der Universitätsstadt Tübingen. Als Familienunternehmen denken wir zudem an unsere Umwelt und sind auch in gewisser Weise sozial eingestellt, vor allem regional gemeinsam mit unseren Mitarbeitern. Unsere Werte passen also sehr gut nach Tübingen.

Damm: Und hätten Sie drei Wünsche an die Regierung frei ...

Horn: ... begnügte ich mich in schwäbischer Bescheidenheit mit zweien: Das Ende des Zickzack-Kurses zugunsten einer klaren Linie, die dann aber bitte auch eingehalten wird. Und den dringenden Abbau der Bürokratie, die sich zunehmend als Hemmschuh erweist. Nach einer Studie des VDMA müssen Unternehmen in Deutschland inzwischen genauso viel in Bürokratie investieren wie in die eigene Forschung und Entwicklung. Das ist für unsere Wirtschaft auf Dauer fatal.

Damm: Läuft Deutschland Gefahr, einen wichtigen Standortvorteil, die Versorgung mit Fachkräften, infolge der demografischen Entwicklungen und veränderter Interessen bei der nachfolgenden Generation zu verspielen?

Horn: Das erste Problem ist systembedingt und unausweichlich. Erfahrene Mitarbeiter gehen in den wohlverdienten Ruhestand, was wir natürlich bedauern, weil wir sie schätzen. Andererseits fordern und fördern wir unsere jungen Fachkräfte, wozu auch die Perspektive gehört, Verantwortung übernehmen zu können. Das geht nur, wenn eine gewisse Übergabe stattfindet. Wenn man dem Nachwuchs das Selbstverständnis vermittelt hat, dass der Kunde im Mittelpunkt allen Handelns steht, kann aus dem Hinterfragen von Prozessen nur Fortschritt entstehen. Zum zweiten Aspekt: Auch wir spüren ein nachlassendes Interesse an unseren Ausbildungsplätzen, obwohl wir sehr viel getan haben und weiterhin tun, um ein attraktiver Arbeitgeber zu sein. Statt über 200 Bewerbungen für einen Ausbildungsplatz erhalten wir nur noch zweistellige Zahlen. Aber solange das persönliche Gesamtbild stimmt, können wir junge Menschen ein Stück weit formen, weiterqualifizieren und an ihren Sweet Spot führen, an dem sie sich wohlfühlen und bei uns bleiben.

Frank Dietsche: Das Horn-Portfolio an Produkten und Dienstleitungen ist über die Jahre gewachsen. Gibt es dennoch Lücken, die man via Zukauf schließen wollte?

Horn: Nein. Wachstum als Selbstzweck oder generelle Portfolio-Maximierung liegen uns fern. Unsere Denkweise war schon immer, die Zerspanungsprozesse nach Ansatzpunkten zu durchforsten, wo wir etwas besser machen können als andere, Lösungen zu erarbeiten, teilweise gemeinsam mit Partnern und Forschungseinrichtungen, und diese zur Marktreife zu bringen. Wenn es einen Trend bei Horn gibt, dann ist es Kontinuität. Wir beherrschen alle Wertschöpfungsprozesse und halten möglichst alles in eigener Hand. Man kennt uns in erster Linie als Präzisionswerkzeughersteller, aber wir sind auch ein ganz ordentlicher (interner) Maschinen- und Vorrichtungsbauer, sind auch im Bereich der additiven Fertigung als Lieferant kundenspezifischer Bauteile unterwegs und beschäftigen uns zunehmend mit Softwareentwicklung im Hinblick auf unsere eigene Produktion.

Dietsche: Wie entwickelt sich das Thema ‘Greenline’, also nach Kundenwunsch gefertigte Werkzeuge mit definierter Lieferfrist?

Matthias Rommel: Beim Thema Sonderwerkzeuge scheiden sich bei den großen Werkzeugherstellern die Geister. Lohnt es sich oder nicht, ist die zentrale Frage. Und wenn dann, wie bei unserem Greenline-Konzept, auch noch eine Durchlaufzeit zugesagt wird – wir sagen einen Liefertermin fünf Arbeitstage nach Zeichnungsfreigabe durch den Kunden bei Wendeschneidplatten zu –, stellt das enorme Anforderungen an die Organisation. Der Bereich Sonder, der bei uns mittlerweile 50 Prozent des Gesamtvolumens ausmacht, entwickelt sich hervorragend. Das liegt daran, dass genau das in den kundenorientierten Horn-Genen steckt. Wir sind darauf ausgerichtet, es prägt unser Denken und die Organisation unserer Produktion. Viele der technologischen Innovationen, wie zum Beispiel das auf unseren diesjährigen Technologietagen präsentierte Projekt ZykloMed zur Herstellung funktionsintegrierter Implantate, werden, wenn sie sich durchsetzen, nicht standardisierbar und damit Sonderlösungen sein.

Damm: Was kann Horn in diesem Kontext, was andere Hersteller nicht in gleichem Maße können?

Rommel: Horn hat bereits in der Zeit von Lothar Horn ganz gezielt reinvestiert statt abzuschöpfen. Mit dem Ergebnis, dass heute alles da ist, was man braucht: die finanziellen Mittel, die Kapazitäten, die Technologien und das Denken der handelnden Personen. So fährt Horn permanent bewusste Überkapazitäten, die genau jene Freiräume bieten, um parallel zu den Standards jederzeit bevorzugt Greenline-Sonderwerkzeuge über die gleichen Anlagen zu schleusen, ohne dass es an anderer Stelle kneift. Dass sich das trotzdem rechnet, nun ja, das ist schlichtweg erarbeitet. Es ist bekannt, dass Horn keine teuren Werkzeugschleifmaschinen kauft, sondern Schleifmaschinen nach eigenen Standards auf der kinematischen Basis von Bearbeitungszentren realisiert. Diese richten wir dann nochmals besser aus, als es am Markt üblich ist. Das können wir inzwischen. Außerdem unterziehen wir alle Schleifmaschinen infolge der abrasiven Prozesse und der Kühlschmierstoffzufuhr nach fünf Jahren einem Inhouse-Retrofit, und haben dann neuwertige Maschinen. Diese unternehmerischen Meisterleistungen führen Markus Horn und ich weiter. Hinzu kommen Softwaretools, die wir zunächst für den internen Gebrauch generieren und die unser Know-how gezielt im Sinne optimierter und durchgängiger Prozesse bündeln. HTC steht für Horn Tool Configurator und beschleunigt die CAD-CAM-Prozesse bei Sonderwerkzeugen, HMS steht für Horn Machining Solutions oder HGS für Horn Grinding Software. Dies werden wir weiter ausbauen.

Dietsche: Gibt es weitere Produkte, die man in das Greenline-Konzept aufnehmen will?

Rommel: Wir arbeiten gerade an einer Ausweitung des 5-Tage-Lieferzeitraums nach Zeichnungsfreigabe durch den Kunden auch auf individuelle Werkzeughalter. Es gibt dabei aktuell noch zeitliche Restriktionen, die rein aus der externen Wärmebehandlung resultieren, die drei Arbeitstage erfordert. Dass wir es abseits davon können, haben wir beispielhaft auf unseren Technologietagen gezeigt, für Varianten, die wir aus dem vollen Hartmaterial zerspant haben. Das ist jedoch angesichts der Werkstoffpreise kostentechnisch und auch in puncto Nachhaltigkeit grenzwertig. Hier werden wir in eine eigene Wärmebehandlung investieren, die Projektierung ist bereits fortgeschritten. Dann starten wir durch.

Dietsche: Welche Rolle spielt das Thema Beschichtung bei Horn? Es wurde ja in diesem Jahr nachhaltig investiert in weitere Beschichtungsanlagen.

Rommel: Eine ganz zentrale Rolle, denn es gibt kaum noch unbeschichtetes Hartmetall in der Zerspanungsanwendung beim Kunden. Gold, lila, anthrazit, kupferfarben – Beschichtungen sind nicht nur farbig, sondern einer der drei Erfolgsfaktoren eines Zerspanungswerkzeugs. Das fertige Präzisionswerkzeug ist ein Zusammenspiel aus Beschichtung, Substrat und Geometrie. Allein eine neue Schicht zu verwenden, erzielt oft nicht das gewünschte Ergebnis. Wenn man allerdings alle drei Erfolgsfaktoren aufeinander abstimmt, sind nicht nur leichte Verbesserungen, sondern wirklich große Standzeitsprünge möglich. Wir bei Horn beschichten seit vielen Jahren inhouse. Seit 2016 sind wir auch mit selbst entwickelten Beschichtungen am Markt. Wir wollen angesichts des Wachstums unbedingt lieferfähig bleiben und haben deshalb in Beschichtungsanlagen investiert. Mit unserem Partner CemeCon und dessen HiPIMS-Technologie sehen wir uns da sehr gut aufgestellt.

Damm: Das Rad wird also unaufhörlich weitergedreht, ohne dabei das genetisch manifestierte Erfolgskonzept von Horn zu verlassen. Gibt es weitere evolutionäre Schritte, auf die sich die Kunden freuen dürfen?

Rommel: Das Motto unserer diesjährigen Technologietage Mitte Juni war ‘Prozesse beherrschen’. Nur wenn wir die Prozesse beherrschen, können wir deren Grenzen verschieben – bei unseren Kunden und bei uns intern. In diesem Sinn kommen heute weiterentwickelte Versionen unserer Schleifmaschinen zum Einsatz, bei denen wir erstmalig eigenständig die Spindel projektiert haben. Auch den Werkzeugwechsler, der ja letztlich der Schleifdornwechsler ist, und einen Doppel-Werkstückträger haben wir konzipiert und sind schließlich bei der adaptierten Automation von einem Linearkonzept auf einen Knickarm-Roboter gewechselt. Aktuell arbeiten wir am nächsten Konzept. Es geht also unaufhörlich weiter. Über die bereits erwähnten internen Softwaretools werden unsere Prozesse noch schneller, qualitativ reproduzierbarer und dokumentierter. Und, nicht unwichtig in Zeiten zunehmender Cyberkriminalität: Die Maschine wird zum Neutrum, das Know-how liegt abgeschottet und geschützt in rein internen Systemen. Und wer weiß: Wenn ein aufgeweckter Kunde, ein pfiffiger Werkzeugmaschinenbauer und ein technikverliebter Werkzeughersteller zusammenkommen, ist alles möglich.

Herr Horn, Herr Rommel, danke für das Gespräch.

CEO Markus Horn führt die Geschäfte der Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH in 3. Generation der Eigentümerfamilie

CEO Markus Horn im Dialog: „Wenn es einen Trend bei Horn gibt, dann ist es Kontinuität. Wir wollen alle Wertschöpfungsprozesse beherrschen und möglichst in eigener Hand halten“

CEO Matthias Rommel: „Wenn ein aufgeweckter Kunde, ein pfiffiger Werkzeugmaschinenbauer und ein technikverliebter Werkzeughersteller zusammenkommen, ist alles möglich“

Markus Horn und Matthias Rommel im Interview | Strategie des Werkzeugherstellers Horn

Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH 72072 Tübingen Tel. +49 7071 7004–0 <a href="https://www.horn-group.com" target="_blank">www.horn-group.com</a>

EMO Halle 5, Stand A54; Halle 8,  Stand A54 und Halle 2, Stand A21

Frank Dietsche ist Inhaber von <a href="http://www.dieonlinemagazine.de" target="_blank">www.dieonlinemagazine.de</a> mit Sitz in Freiburg

„Jede Perspektive lässt  sich erarbeiten, auch wenn man sie noch nicht sieht“

„Bei Horn ist heute alles da, was man braucht: die finanziellen Mittel, die Kapazitäten, die Technologien und das Denken der handelnden Personen“

Strategie und Organisation

Wirtschaft

Management allgemein

Die Komplettbearbeitung anspruchsvoller Großteile ist die Königsklasse der Zerspanung. Wenn es dabei auch noch in das Umfeld der Hochpräzision geht, gibt es zu den modularen Drehfräszentren von Weingärtner kaum mehr Alternativen. Genau genommen eigentlich gar keine.

Weingärtner realisiert auf seinen mpmc-Drehfräszentren die Komplettbearbeitung anspruchsvoller Großteile. Für Schnecken wurde nun auch das Wirbeln integriert.

In den einschlägigen Veröffentlichungen findet sich immer wieder die Begrifflichkeit ‘Hidden Champion’. Gemeint sind damit in aller Regel Unternehmen, deren Bekanntheitsgrad in der Öffentlichkeit nicht sonderlich hoch ist, die in ihrer Branche aber Maßstäbe setzen. So gesehen ist der österreichische Werkzeugmaschinenhersteller Weingärtner ein perfektes Beispiel für einen Hidden Champion.

Mit rund 200 Mitarbeitern gehört Weingärtner sicherlich nicht zu den bekanntesten Werkzeugmaschinenunternehmen weltweit, aber wer einmal in den Fertigungshallen führender Hersteller von Kunststoffmaschinen unterwegs war, alternativ bei Firmen aus der Energiewirtschaft oder Öl- und Gasindustrie, wird von der Vielzahl der dort eingesetzten Weingärtner-Maschinen beeindruckt sein. Die Gründe dafür: Zum einen sind diese Maschinen schon aufgrund ihrer Größe kaum zu übersehen, zum anderen sind diese stets mit den technologisch anspruchsvollsten Aufgabenstellungen betraut.

Letzeres ist für Geschäftsführer Dominik Weingärtner die logische Konsequenz der Firmenphilosophie: „Wir bauen keine Standardmaschinen, sondern setzen die jeweils spezifischen Kundenanforderungen in ein modernes, komplexes Maschinenkonzept um. Unser Ziel ist es dabei stets, die Produktion beim Kunden zu optimieren und ihm die technisch und wirtschaftlich beste Lösung an die Hand zu geben. Dazu gehört logischerweise nicht nur die Maschine, sondern auch angepasste Softwarelösungen, die spezifische Technologie und der benötigte Support.“

Wer diese Aussagen in Richtung Sondermaschinenbau interpretiert, irrt jedoch. Vertriebsleiter Klaus Geissler stellt klar: „Wir können dabei weitestgehend auf einen umfangreichen Baukasten aus erprobten Modulen zurückgreifen, der immer wieder um spezifische Neuerungen erweitert wird. Dieser Baukasten eröffnet uns eine Vielzahl von Lösungsansätzen, was dazu geführt hat, dass wir bisher noch nie zwei identische Maschinen an verschiedene Kunden ausgeliefert haben.“

Dominik Weingärtner bestätigt: „Darüber hinaus arbeiten unsere Entwicklungsingenieure intensiv daran, die Möglichkeiten der Komplettbearbeitung durch die sinnvolle Integration innovativer Verfahren ständig zu erweitern.“

Klaus Geissler erläutert dies anhand der neuesten Entwicklung: „Es gibt kein Verfahren bei der Fertigung von Schnecken, das effektiver ist als das Wirbeln. Trotzdem setzt kaum mehr ein Unternehmen bei der Herstellung anspruchsvoller Schnecken auf diese Technologie. Gründe dafür sind die langen Werkzeugwechselzeit, vor allem aber gibt es kaum noch Fachkräfte, die sich mit Wirbelwerkzeugen und deren Einstellung auskennen. Es ist uns nun gelungen, nicht nur die Wirbeltechnologie auf ein Drehfräszentrum zu integrieren, sondern auch den Werkzeugwechsel hauptzeitparallel in der Maschine sicherzustellen.“ Für den Kunden entfallen damit sämtliche Neben- und Liegezeiten, sodass bei der Produktion von Schnecken für den Plastifizierprozess in der Kunststoffindustrie mit einer Verkürzung der Durchlaufzeit im zweistelligen Prozentbereich zu rechnen ist.

Obwohl diese Innovation realisiert und erprobt ist, wird man sie auf der diesjährigen EMO leider nur auf der Videoleinwand sehen. Dominik Weingärtner: „Wir haben zwar schon zwei Maschinen mit dieser Innovation an einen bekannten deutschen Kunststoffmaschinenhersteller ausgeliefert, unsere Fertigung ist jedoch bis zur EMO mit anderen Aufgabenstellungen ausgelastet. Die Rückmeldungen von dem angesprochenen Kunststoffspezialisten belegen aber, dass wir damit einen echten Volltreffer gelandet haben.“

Es ist übrigens noch gar nicht so lange her, dass Weingärtner mit einer anderen Verfahrensintegration die Schneckenfertigung revolutionierte. Klaus Geissler: „Wir waren der erste Anbieter, der die Zylinder- und Holmenbearbeitung einerseits und die Schneckenherstellung andererseits auf einer einzigen Maschine realisiert haben. Die dafür eingesetzte mpmc 850 hat sich seither als hochproduktives Allroundsystem bestens bewährt.“

Bei all diesen Innovationen haben sich neben der Flexibilität der mpmc-Zentren (mpmc steht für Multi Product Machining Center) drei Faktoren als Trumpf erwiesen: Zum einen die Weingärtner-Lünettensysteme, mit denen sich sehr schwere und hochgenaue Werkstücke CNC-gesteuert abstützen lassen, wobei eine Korrektur der Werkstückmitte auch unter Volllast möglich ist und somit die Lünettenposition vollautomatisch im laufenden Betrieb korrigiert werden kann, zum anderen das patentierte Prismen-Lünettensystem auf den mpmc-Drehfräszentren zur vibrationsfreien und präzisen Abstützung bei der Schneckenbearbeitung. Drittens – und das macht vielleicht den Erfolg des ganzen Unternehmens aus – das selbst entwickelte Softwarepaket ‘weinCAD’. Im Umfeld der Schneckenfertigung, da ist sich Klaus Geissler sicher, gibt es kein CAD/CAM-System, das vergleichbare Leistungen erbringt, wie das Kirchhamer Programmiertool weinCAD: „Unsere Software deckt alle Schritte ab: von der Verfahrenstechnik über die Geometrieauslegung bis hin zum automatisch generierten NC-Programm inklusive 3D-Simulation aller Bearbeitungsverfahren.“

Obwohl die Software bereits vor Jahrzehnten entwickelt wurde, wird sie aufgrund der Anforderungen unserer Kunden immer wieder auf den neuesten Stand gebracht. So erfreuen sich die Weingärtner-Softwareentwickler immer wieder an Meldungen aus dem Wettbewerbsumfeld über deren neuesten Entwicklungen, da die vorgestellten Features meist schon seit Jahren in weinCAD realisiert sind.

Aber natürlich gibt es auf der diesjährigen EMO auch auf dem Weingärtner-Stand Neues zu sehen. Am augenfälligsten ist die neue Maschinenverkleidung. Beim komplett überarbeiteten Design ist Weingärtner von der bisher typisch konvexen Maschinenverkleidung zu geraden Fronten gewechselt. Diese reduzieren nicht nur mögliche Verschmutzungen durch abtropfende Kühlschmierstoffe, sie ermöglichen auch den Einbau von Visiport- oder Rotoclear-Fenstern in jede Tür. Gleichzeitig erleichtern deutlich größere Sichtfenster den Blick in den Arbeitsraum. Zudem sind jetzt Statusleuchten direkt in die Verkleidung integriert.

Neu ist auch die Anordnung der Werkzeugmagazine, die nun wahlweise stirnseitig am rechten oder linken Maschinenende angeordnet sind und so direkt von vorne beladen werden können. Neuerungen wie ein in den Arbeitsraum integriertes Werkzeugshuttle in Verbindung mit der Werkzeugvorbereitung über einen 4-fach-Köcher sorgen für kürzere Werkzeugwechselzeiten.

Geändert hat sich auch die Auslegung des Maschinenbettes. Das neu konstruierte, um 45° geneigte Schrägbett schafft deutlich günstigere Verhältnisse für die Krafteinleitung in den Unterbau. Ein weiterer Pluspunkt dieser Geometrieveränderung sind die optimierten Platzverhältnisse im Arbeitsraum – für große Lünetten und eine noch bessere Bedien-Ergonomie.

Vertriebsleiter Klaus Geissler: „Wir waren definitiv die ersten, die eine funktionsfähige Komplettbearbeitungsmaschine für sehr große Werkstückgewichte etabliert haben, die eine prozesssichere und hochgenaue Bearbeitung anspruchsvoller Werkstücke garantiert. Die mpmc-Baureihe kann für die Zerspanung von Werkstücken von bis zu 60 Tonnen bei einer Drehlänge von 15 Metern und einem Werkstückdurchmesser von 2 Metern geliefert werden.“ Mit dem neu ausgelegten Maschinenbett wurde nicht nur die anerkannt hohe Stabilität und Steifigkeit der mpmc-Zentren erhalten, sondern auch sichergestellt, das mögliche Vibrationen wirksam verhindert werden.

Dominik Weingärtner: „In den von uns belieferten Branchen geht der Trend zu größeren und komplexeren Baugruppen und Systemen. Wir haben die Aufgabe, unseren Kunden Bearbeitungssysteme zu bieten, die diesen veränderten Anforderungen gerecht werden. Das schließt eine weitestgehende Komplettbearbeitung sowie spezifische Automatisierungslösungen ein. Daher sind alle Weingärtner-Maschinen mit einem Pick-up-System ausgerüstet, das den jeweiligen Bearbeitungskopf vollautomatisch in drei Minuten wechseln kann.“ „Und“, so Klaus Geissler abschließend, „es werden dabei Genauigkeiten erreicht, die noch vor wenigen Jahren als illusorisch gegolten haben.“

Wer dies alles einmal in Aktion sehen will, dem kann ein Besuch des Weingärtner-Standes auf der diesjährigen EMO nur empfohlen werden.

Bislang einzigartig: Weingärtner ist es gelungen, die Wirbeltechnologie auf ein Drehfräszentrum zu integrieren und dabei auch einen Werkzeugwechsel hauptzeitparallel in der Maschine sicherzustellen

Geschäftsführer Dominik Weingärtner: „Unser Ziel dabei ist es immer, die Produktion beim Kunden zu optimieren“

Vertriebsleiter Klaus Geissler: „Es werden dabei Genauigkeiten gefordert und erreicht, die noch vor wenigen Jahren als illusorisch gegolten haben“

Die Werkzeugmagazine sind bei den mpmc-Zentren im neuen Design nicht mehr im Rückraum, sondern jetzt je nach Wunsch stirnseitig am rechten oder linken Ende der Maschine angeordnet und können von vorne bestückt werden 

Das neue Design der mpmc-Zentren ist nicht nur Selbstzweck, sondern bietet dem Kunden auch etliche Vorteile, wie eine bessere Sicht in den Arbeitsraum

Dank der integrierten Wirbeltechnologie lassen sich die Bearbeitungszeiten bei der Schneckenherstellung deutlich reduzieren

Weingärtner mpmc | Komplettbearbeitung komplexer Großteile | Schnecken jetzt auch Wirbeln

Weingärtner Maschinenbau GmbH A-4656 Kirchham Tel. +43 7619 2103–0 <a href="https://www.weingartner.com" target="_blank">www.weingartner.com</a> EMO Halle 13, Stand B37

Helmut Angeli ist freier Fachjournalist in Augsburg <a href="mailto:helmut.angeli@web.de">helmut.angeli@web.de</a>

Komplettbearbeitung

Spanende Verfahren

Komplettbearbeitungsmaschinen

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Drehfräs-Zentren

Drehmaschinen

Softwaretools für die Zerspanung

Software

Den Messeauftritt von Hardinge Kellenberger prägen Exponate aus dem Bereich Schleifen. Highlight ist das neue Schleifmaschinenkonzept ‘Voumard 30’ sowie breit gefächerte, neue Automationslösungen, die fallweise in die Schleifmaschinen integriert wurden.

Ein neues Schleifmaschinenkonzept Voumard 30 und breit gefächerte neue Automationslösungen prägen den EMO-Auftritt von Hardinge Kellenberger.

Mit der neuen Innenschleifmaschine ‘Voumard 30’ ergänzt der Schweizer Schleifspezialist Hardinge Kellenberger die hochpräzise Innenschleifkompetenz der Marke Voumard um eine Maschine für alle Branchen, deren Hauptaugenmerk auf einfachen Innenschleifbearbeitungen in der Klein- und Mittelserie liegt. Die Voumard 30 ist für Werkstücklänge bis 150 mm und Durchmesser bis 150 mm ausgelegt. Ihre kompakte Aufstellfläche von 1,8 × 1,8 m macht sie besonders interessant für kleinere und mittlere Unternehmen. Mit ihrem Preis-Leistungs-Verhältnis ist sie zudem eine ideale Einstiegsmaschine. In Sachen Ausstattung geht die Voumard 30 keine Kompromisse ein. Je nach Anwendungsfall ist sie mit einer oder mit zwei parallel angeordneten Innenschleifspindeln konfigurierbar. Die hochwertigen Spindeln sorgen für sehr gute Schleifergebnisse bei kurzen Taktzeiten. Die Höchstdrehzahlen reichen von 45.000 bis 120.000 min-1. Weitere Merkmale sind der hochgenaue Werkstückspindelstock und ein hochpräziser Kreuztisch in X/Z.

Die Maschine ist mit einer Fanuc-0i-Steuerung mit der neuesten Softwaregeneration ‘Blue Solution’ ausgestattet, die inzwischen bei allen Voumard- und Kellenberger-Schleifmaschinen zum Standard gehört. Ihre einfache, schnelle und intuitive Touch-Bedienung überzeugt und die Bedienelemente sind so gestaltet, dass sie schnell erfasst und logisch angewählt werden können. Zudem wird der Bediener bei der Dateneingabe durch ein intelligentes Kontrollsystem unterstützt. Dazu gehört auch eine Plausibilitätsüberwachung, die fehlerhafte Eingaben anzeigt. Der Bediener kann dann seine Eingaben nachjustieren. Für eine automatische Beschickung kann die Voumard 30 mit einem Roboter ausgerüstet werden, der sich optional in die Maschinenverkleidung integrieren lässt.

Die bereits gut im Markt etablierte Innen- und Außenrundschleifmaschine ‘Voumard 1000’ wird auf der EMO in einer neuen Version mit einer Schleiflänge bis 600 mm und einem verlängerten Tisch mit der Möglichkeit des Einsatzes einer Lünette gezeigt. Das befähigt die High-End-Maschine zur Bearbeitung von langen Wellen und Spindeln mit hohen Anforderungen an die Rundlaufgenauigkeiten.

Die kinematisch flexible Maschinenkonstruktion verfügt über zwei Linearachsen und zwei Rundachsen. Die hydrostatischen Linearachsen mit neu entwickelten ‘Hydrolin’-Führungen sind spielfrei für Positioniergenauigkeiten im Nanometerbereich. Die hochpräzisen hydrostatischen B-Achsen führen zusätzlich alle notwendigen Bewegungen der Abricht- und Messeinrichtungen aus. Diese Flexibilität ermöglicht eine große Zahl an Bearbeitungsvarianten und verkürzt die Einrichtzeiten. Der Spindelrevolver auf der B1-Achse ist mit einem kompakten Schleifspindelkopf mit flexibler Innenschleifspindelanordnung für bis zu vier Schleifspindeln ausgerüstet.

Neuheit: Körperschallsensorik  ‘gTouch integrated’

Mit vielen neuen Features sind die beiden präsentierten Universal-Außen-Innenrundschleifmaschinen ‘Kellenberger 100’ und ‘Kellenberger 1000’ ausgerüstet. Die Kellenberger 100 ist mit der innovativen Körperschallsensorik ‘gTouch integrated’ ausgestattet, eine konsequente Weiterentwicklung der KEL-Touch-Sensorik und speziell angepasst an die konstruktiven Gegebenheiten der Kellenberger 100. Deren Spindelmotor ist mit einem Direktantrieb ausgerüstet. Motorseitige Störgeräusche können die Empfindlichkeit der auf der Spindel angebrachten Sensorik beeinträchtigen. Die hochempfindliche Sensorik gTouch integrated wurde daher konstruktiv in den Schleifscheibenflansch integriert und befindet sich damit am nächstmöglichen Punkt zur Körperschallquelle.

Die neue Flanschmutter kann für alte wie auch neue Flansche verwendet werden. Ein Nachrüsten ist jederzeit auch auf alten Maschinen möglich. Die Körperschallsensorik ist geeignet für die Anwendung bei synchronen und asynchronen Motorspindeln. Das zuverlässige und wirkungsvolle Noise-Schild lässt keine unerwünschten Störgeräusche zu und garantiert hochempfindliche Signale auch bei kleinen Schleifpartien, wie Schultern oder Phasen. gTouch integrated eignet sich fürs Ankratzen/Abrichten mit speziellen Schleifscheiben wie zum Beispiel Carbon- oder Kunststoffkörpern.

Breite Palette an neuen Automationslösungen

Die Produktspezialisten bei Kellenberger haben das bisherige Produktportfolio an Automationslösungen erweitert und den am Markt bewährten Automationslösungen ‘Flex’ und ‘Step’ die neu entwickelte Automation ‘Fly’ zur Seite gestellt. Die Kellenberger 100 wird auf der EMO mit der neuen Automation gezeigt, die im Basissegment mit ihrem kompakten, modularen Aufbau den idealen Einstieg in die Automation bietet.

Der Fly-Lader ist ausgelegt für Wellenteile bis Ø 60 mm, Länge bis 600 mm, sowie für Futterteile bis Ø 100 mm und Werkstückgewichte bis 5 kg im Wechselbetrieb (Länge bis 280 mm) und 10 kg im Einzelteilbetrieb. Er ist mit 1200 × 1400 × 2200 mm (L × B × H) so kompakt, dass er leicht in jeder Produktion integrierbar ist.

Die Kellenberger 100 ist in den Spitzenweiten 1000 und 600 mm mit Spitzenhöhe 200/250 mm erhältlich und für Werkstückgewichte bis 150 kg konzipiert. Eine hohe Antriebsleistung der Schleifscheibe fördert die Produktivität, die neue Z-Führung sorgt für hohe Profilgenauigkeit. Die C-Achse mit Direktantrieb bringt eine höhere Genauigkeit beim Unrundschleifen. Die Kellenberger 1000 wiederum wurde für die hohen Anforderungen der Präzisionsfertigung von Prototypen sowie Klein- und Mittelserien entwickelt, und adressiert somit den Werkzeug- und Formenbau, die Automobil- und Elektroindustrie sowie die Flugzeugindustrie. Der massive Maschinentisch mit dem verstärkten Maschinenbett bringt eine sehr hohe Steifigkeit und Stabilität – grundlegend für eine hohe Präzision. Werkstücke bis 300 kg Gewicht können bearbeitet werden.

Über 30 Schleifkopfvarianten mit Außen- und Innenschleifspindeln sind Standard bei der Kellenberger 1000. Die wahlweise erhältlichen Spitzenhöhen von 200/250 und 300 mm und Spitzenweiten von 1000/1600 mm erlauben eine Vielzahl an applikationsspezifischen Konfigurationen. Auf der EMO ist sie mit der Automationslösung Flex zu sehen.

Integrierte Z2-Achse für  automatischen Längenausgleich

Variierende Werkstücklängen sind eine Herausforderung bei der Automatisierung von Schleifprozessen. Für die Kellenberger 1000 wurde daher eine Positionierachse (Z2) integrierte , die während der vollautomatischen Beschickung durch einen Roboter oder Portallader für einen automatischen Längenausgleich sorgt. Bisher mussten dafür beim Werkstückwechsel Werkstückspindelstock oder Reitstock manuell neu positioniert werden. Durch die Z2-Achse verkürzt sich die Umrüstzeit um rund 80 Prozent. Die Z2-Achse verfährt auf der Z-Achse. Die automatische Nullpunktverschiebung erfolgt über einen Längstaster. Infrage kommen Werkstücke bis Ø 300 mm. Für längere Werkstücke kann eine Lünette eingespannt werden. Es können auch Unrundteile geschliffen werden. Diese werden vollautomatisch auf der C-Achse orientiert.

Auf der EMO im Rampenlicht: die kompakte und leistungsstarke Innenschleifmaschine ‘Voumard 30’ für kleine und mittlere Losgrößen

Der Körperschallsensor ‘gTouch integrated’ wurde speziell für die Universal-Außen-Innenrundschleifmaschinen ‘Kellenberger 100’ entwickelt

Perfekt automatisiert ist die Kellenberger 100 mit der neuen Automation ‘Fly’ für Futter- und Wellenteile

Mit der neuen Z2-Achse, die den Längenausgleich bei verschieden langen Werkstücken übernimmt (Bild oben lang, Bild unten kurz), wird die Einrichtzeit deutlich verkürzt

Die Kellenberger 1000 verfügt über hydrostatische Führungen in allen Hauptachsen für höchste Formgenauigkeiten bei Schleifaufgaben mit interpolierenden Achsen. Automatisiert wurde die Maschine zur EMO mit der Automation ‘Flex’

Hardinge Kellenberger auf der EMO: Neues Schleifmaschinenkonzept Voumard 30 und Automationslösungen 

Rundschleifmaschinen

Schleifmaschinen

Rundschleifen

Schleifen

Fertigungsautomation

 Zerspanbarkeit von additiv gefertigtem Ti-5553

Der 3D-Druck besitzt für die Metallbearbeitung ein hohes Potenzial zur Steigerung der Ressourceneffizienz. Der Aufbauprozess hat aber Auswirkungen auf die Gefügestruktur und damit auf die Zerspanbarkeit der gedruckten Teile, wie das IFW Hannover festgestellt hat.

Einfluss des Fertigungsprozesses auf die Zerspanbarkeit von additiv gefertigten Ti-5553.

Titanlegierungen sind in verschiedenen Hochleistungsanwendungen von großer Bedeutung. Durch Fortschritte in der additiven Fertigung steigt der Anteil additiv gefertigter Bauteile zunehmend. Die Titanlegierung Ti-5553 weist hervorragende Eigenschaften auf, stellt jedoch verglichen mit der weit verbreiteten Legierung Ti-6Al-4V noch höhere Anforderungen an die Zerspanung. Höhere Energiedichten während des additiven Herstellungsprozesses führen zu erhöhtem Werkzeugverschleiß. Im Gegensatz dazu zeigen Proben, die mit geringeren Energiedichten hergestellt wurden, längere Werkzeugstandzeiten. Durch gezielte Prozessführung und Wärmebehandlung kann die Zerspanbarkeit in Bereichen, die aufgrund von Oberflächenqualitäten oder Formtoleranzen spanend bearbeitet werden müssen, verbessert werden. Auf diese Weise können produktivere Prozesse erreicht werden.

Das DFG-Vorhaben Projektnummer 432764611 ‘Gefügeausbildung beim selektiven Laserstrahlschmelzen von Titanlegierungen und Einfluss auf die Zerspanbarkeit’ wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Die Autoren danken dem Institut für Festkörper und Werkstoffforschung Dresden, insbesondere Prof. Dr.-Ing. Julia Hufenbach, Dr. Uta Kühn und Dr.-Ing. Clemens Kunz, für die gute Zusammenarbeit im Projekt.

<a href="https://www.werkstatt-betrieb.de/a/fachartikel/einfluss-des-fertigungsprozesses-auf-die-5052065" target="_blank">Hier</a> gelangen Sie direkt zur Originalversion dieses Fachartikels, geschrieben von den Autoren Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, Dr.-Ing. Benjamin Bergmann, M.Sc. Sebastian Worpenberg (alle vom IFW Hannover).

Additiv im LPBF-Verfahren  gefertigte Proben aus Ti-5553 

IfW | Projekt zur Beurteilung der Zerspanbarkeit von additiv gefertigtem Titan

Additive Fertigung

Titanlegierungen

Metall Werkstoffe

NE-Metalle

Cloud-Plattform und Inline-Qualitätskontrolle

Digitalisierungsbestrebung in der Zerspanung gehen oftmals von Maschinen-, Steuerungs- oder Softwareanbietern aus. Ansätze zur Prozessoptimierung stellt diesmal ein Werkzeughersteller vor: eine akustische Inline-Qualitätskontrolle mit dazugehöriger Cloud-Plattform.

Hufschmied-Cloud-Plattform und Inline-Qualitätskontrolle

Unter dem Namen ‘Cutting Edge World’ (CEW) hat Hufschmied Zerspanungssysteme eine in deutschen Rechenzentren gehostete sichere Cloud-Plattform für den Datenaustausch zur Optimierung der Werkzeugnutzung eröffnet. Sie ergänzt das im vergangenen Jahr vorgestellte Qualitätskontrollsystem ‘SonicShark’. Der Hintergrund: Beide Angebote zusammen führen ein Konzept zur Marktreife, das Hufschmied mit der Universität Augsburg, BMW und anderen im Projekt ‘Mai ILQ2020’ entwickelt hat.

Klangunterschiede in der laufenden Zerspanung geben erfahrenen Maschinenbedienern Rückschlüsse auf den Prozess. Sie hören, wenn ein Werkzeug verschlissen ist oder ein Rohling einen Fehler hat. Weil in der spanenden Fertigung aber nicht in jeder Schicht und an jeder Maschine so ein ‘Maschinenflüsterer’ zugegen sein kann, um Probleme frühzeitig ‘herauszuhören’, hat Hufschmied ein Expertensystem namens ‘SonicShark’ entwickelt. Es weist über akustische Abweichungen vom erlernten Sollzustand frühzeitig auf Mängel im Fertigungsprozess hin.

Das Unternehmen ist bekannt für seine werkstoffoptimierten Werkzeuge – beispielsweise für CFK und GFK – hat aber auch vielfach unter Beweis gestellt, dass zur Prozessoptimierung Maschinenparameter, Werkzeugwege und Werkzeuge mit dem Werkstoff und dem Werkstück in Einklang gebracht werden müssen. Wie dieser Einklang klingt, hat Hufschmied erforscht.

Je nach Größe des Werkstücks, für das die Inline-Qualitätskontrolle realisiert werden soll, werden ein oder mehrere Körperschallsensoren am Werkstück angebracht. Ein Rechner neben der CNC-Maschine sammelt die Sensordaten. Im ersten Schritt ist es nötig, die lernfähige Software zu trainieren. Zur Festlegung einer Referenzakustik werden die Geräusche registriert, die bei der Zerspanung des Werkstücks mit einem neuen Werkzeug unter optimalen Bedingungen entstehen.

Diese Soll-Daten werden dann mit den Ist-Daten der jeweiligen Bearbeitung verglichen, über die Maschinendaten in Bezug zum Bearbeitungsprozess gesetzt, ausgewertet und auf einem Bildschirm visualisiert. Ergeben sich Abweichungen jenseits festgelegter Schwellwerte, erfolgt eine Warnung.

In der Praxis müssen die Signalverläufe der Bearbeitungsprozesse nicht mühsam pro Werkzeug angelernt werden, denn Hufschmied liefert auf der Basis der Einsatzdaten und Richtlinien der Werkzeugnutzung gleich die individuellen Sensor-Soll-Signale für seine Werkzeuge mit. Die digitale Akte mit diesen Informationen kann der Anwender über den QR-Code des Werkzeugs von der Cloud-Plattform abrufen.

Durch die Überwachung des Körperschalls lassen sich Rückschlüsse auf eine ganze Reihe von Aspekten über jeweils typische Frequenzbänder ziehen: Werkzeugzustand, Antrieb, Aufspannung und Frässtrategie zeigen durch Abweichungen in den Geräuschen veränderte Bedingungen an.

Ein direkter Vorteil ist die Erkennung von Abnutzungserscheinungen am Werkzeug. Normalerweise qualifizieren Unternehmen Werkzeuge in Standzeittests und legen Sicherheitsreserven fest.

Diese Reserve wird oft sehr großzügig gewählt, um Qualitätsproblemen oder Unterbrechungen der laufenden Fertigung aus dem Weg zu gehen. Bei Hufschmied schätzt man, dass im Schnitt etwa 40 Prozent der so qualifizierten Werkzeuge länger hätten laufen können. Tests haben ergeben, dass ‘SonicShark’ den Verschleiß bis hin zu Vorzeichen von Werkzeugbruch und Schneidenbruch zuverlässig erkennt. Damit einher gehen Standzeiten, die das Kontrollsystem mit Ungenauigkeiten von nur ±3 Prozent vorhersagt.

In der Praxis heißt das: Durch die Echtzeitüberwachung wird die Gefahr von Ausschuss verringert, der durch ein vorzeitig verschlissenes Werkzeug entstehen würde. Zugleich lassen sich Werkzeuge ohne Risiko länger nutzen und trotzdem rechtzeitig wechseln.

Mit ‘SonicShark’ gewinnt man aussagekräftige Daten zu Werkzeugen und Prozessen. Damit diese nicht nur lokal vorliegen, hat Hufschmied die Cloud-Plattform ‘Cutting Edge World’ (CEW) eingerichtet. Die Möglichkeit, diese zur Dokumentation zu nutzen, steht auch Anwendern offen, die die Online-Qualitätskontrolle nicht nutzen.

Der Grund: Auch Hufschmied ‘füttert’ CEW mit Daten. Der Anwender verfügt dadurch über eine Datenbank mit allen von ihm verwendeten Hufschmied-Werkzeugen und kann hier etwa die Standzeiten und zerspanten Materialien notieren, um im Laufe der Zeit immer mehr über das Verhalten der Werkzeuge zu lernen. Doch die CEW ist weit mehr als ein Speicherort für Prozessdaten. Die Plattform dient auch dem Datenaustausch zur Optimierung der Werkzeugnutzung.

Die ausführliche Qualitätskontrolle bei Hufschmied mit einem verfeinerten Messverfahren an mehr als 90 Messpunkten der Fräserkonturen kam bereits in der Vergangenheit den Anwendern ausgewählter Werkzeuggruppen mit Endmaßbeschriftung zugute. Jetzt stellt der Hersteller die Endmaße und dxf-Daten jedes einzelnen ausgelieferten Werkzeugs in der Cloud zur Verfügung – ein Barcode auf dem Werkzeug ermöglicht den Abruf.

Anwender können via Barcode und Cloud-Plattform das Messprotokoll abrufen und sparen sich so die Eingangskontrolle. Sie erhalten zudem einen digitalen Zwilling ihres aktuell vorliegenden individuellen Werkzeugs – auf der CEW-Plattform als Werkzeuginstanz bezeichnet – den sie beispielsweise in der CAM-Programmierung und Bearbeitungssimulationen nutzen können.

Hufschmied nutzt den Cloud-Speicherort zur Freigabe von Werkzeugdaten, und auch die Anwender können Standzeiten und protokolliere Prozess- und Maschinendaten teilen – zwischen Werken, mit dem Werkzeughersteller, mit Materiallieferanten oder Maschinenherstellern. Wer das Verhalten seiner Maschinen und Werkzeuge bei bestimmten Materialien und Formen studiert, vermeidet Probleme frühzeitig und braucht weniger Sicherheitsreserven.

Diese Erkenntnisse mit Hufschmied zu teilen, gibt dem Werkzeughersteller wertvolle Einblicke in das Leben seiner Produkte nach der Auslieferung. Mit dem Feedback für seine Qualitätskontrolle kann er die Angaben zum optimalen Einsatz seiner Werkzeuge verfeinern.

Daten kontrolliert zur  Prozessoptimierung teilen

Die Daten auf der CEW-Plattform sind grundsätzlich privat. Ein externer Zugriff auf Daten in der Hufschmied-Cloud muss jeweils explizit autorisiert werden. So wie bei Hufschmied im System ein Häkchen gesetzt wird, um einem Kunden zusätzliche Werkzeugdaten zur Verfügung zu stellen, können Kunden beispielsweise anonymisierte Schnittdaten freigeben, oder auch nur Standzeit und bearbeitetes Material für eine Werkzeuginstanz hinterlegen. Für intensivere Zusammenarbeit in der Prozessoptimierung können auf der Plattform auch einzelne Projekträume eingerichtet werden.

Ein zusätzlicher Sicherheitsaspekt ist die Tatsache, dass Schnittdaten, ‘SonicShark’-Protokoll und Informationen zum bearbeiteten Material zusammen sehr aufschlussreich für die Prozessoptimierung sind, dabei aber keine Rückschlüsse auf die 3D-Daten des Werkstücks zulassen. Die Möglichkeit, anhand geteilter Daten gemeinsam Zerspanungsprozesse zu verbessern, wird bereits von einem großen Kunden aus der Automobilbranche genutzt.

Ein anderes Beispiel für die Verwendung ist ein aktuelles Projekt, bei dem Hufschmied für einen Kunden Probebearbeitungen eines anspruchsvollen CFK-Bauteils durchführt. Dank digitaler Zwillinge von Bauteil und Werkzeug, ‘Sonic-Shark’- und Maschinendaten in der CEW-Cloud ist dies ein komplett digitalisiertes und aus der Ferne nachvollziehbares Optimierungsprojekt.

Man könnte sagen: IoT steht ab sofort in der zerspanenden Fertigung auch für das ‘Internet of Tools’.

Das akustische In-line-Qualitätskontrollsystem ‘SonicShark’ kann seine Daten auf der Cloud-Plattform CEW ablegen und teilen