Um ihre Nachhaltigkeitsbilanz zu verbessern, sollten Fertigungsunternehmen die Themen Industrie 4.0 und ESG-Ziele (Environmental Social Governance) vereinen. Wie Daten dazu beitragen können, erklärt V. R. Vijay Anand, Head of Digital Machining bei Sandvik Coromant.

Jede Produktionsanlage erzeugt täglich eine erhebliche Menge an Daten. In einer intelligenten Fabrik werden sie mithilfe von Sensoren, die an jeder Maschine installiert sind, erfasst. Solche Maschinendaten ‒ von der Anlagenleistung bis zur Produktqualität ‒ zu nutzen ist das erste Mittel, um Verschwendung in großem Maßstab zu reduzieren

Smart Factory

Energieeffizienz

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Präzisionswerkzeuge

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Industrie 4.0

Mehr Daten, weniger Abfall

Seit Januar 2022 verstärkt Marcel Wolff (31) das Team von Müller Präzisionswerkzeuge, Sien. Er ist zuständig für die Kunden in Thüringen, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Hessen.

Marcel Wolff (31), der neue Außendienstmitarbeiter bei Müller Präzisionswerkzeuge, kann trotz seiner Jugend schon auf ein fundiertes Erfahrungswissen auf dem Gebiet der Zerspanung zugreifen

Marcel Wolff neu im Außendienst

Die Ceratizit S.A. hat zum 1. März 2022 die verbliebenen 50 Prozent der Anteile an Stadler Metalle übernommen und ist damit alleiniger Besitzer des auf den Handel mit sekundären Rohstoffen und ihre Aufbereitung spezialisierten Unternehmens.

Die bisherige Geschäftsführerin und Gründerin von Stadler Metalle Gabriele Stadler (links) und Ceratizit-Vorstandsmitglied Melissa Albeck

Schneidstoffe für Präzisionswerkzeuge

Recycling

Umweltmanagement

Ceratizit übernimmt verbliebene Anteile an Stadler Metalle

Kennametal stellt die nächste Generation eines 3D-gedruckten Statorbohrungswerkzeugs zur Bearbeitung von Aluminium-Motorgehäusen für Elektrofahrzeuge vor. Die Armstruktur wurde neu konzipiert, das CFK-Mittelrohr vergrößert und das Gewicht nochmal um mehr als 20 Prozent reduziert.

Ganz exakt wiegt dieses 3D-gedruckte Statorbohrungswerkzeug mit Kohlefaserkörper von Kennametal 7,3 kg

Fahrzeugbau

Fahrzeugbau-Zulieferer

Bohrwerkzeuge

Reibwerkzeuge

3D-Statorwerkzeug wiegt nur 7 kg

Die Sandvik Coromant Center bieten spezialisierte Zerspanschulungen für Ingenieurinnen und Ingenieure weltweit an und wollen so dabei helfen, coronabedingte Lernrückstände aufzuholen.

Sandvik Coromant betreibt ein globales Netz von Sandvik Coromant Centern in Europa, Amerika und Asien. Hier werden Kunden in den Kernkompetenzen der Metallbearbeitung geschult sowie die neuesten Produkte und modernsten Bearbeitungstechnologien vorgestellt. Erst jüngst wurde eines in Renningen bei Stuttgart eröffnet

Wendeschneidplatten

Wie ein Werkzeuganbieter dazu beiträgt, Fachkräfte zu qualifizieren

Am Beispiel der Bearbeitung des Implantats ‘Tibiaplateau‘ wird deutlich, wie effektiv die Zusammenarbeit des Werkzeugspezialisten Seco Tools mit seinen Partnern DMG Mori und  Renishaw ist, wenn es gilt, Tools, Maschinen und Messsysteme aufeinander abzustimmen.

Der Zerspanungsspezialist Seco Tools hat als langjähriger Ansprechpartner in puncto Medizintechnik eine ganze Reihe von Vollhartmetallfräsern für die Bearbeitung von medizinischen Komponenten  entwickelt

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5-Achs-Bearbeitungszentren

Werkzeugmaschinen für die spanende Fertigung

Bearbeitungszentren

Fräswerkzeuge

Fertigungsmesstechnik

Messtechnik

In Teamarbeit zum Implantat

Um ihr Werkzeug-Fachwissen für die Bearbeitung von Medizintechnik-Komponenten direkt an der Maschine zu beweisen, hat die Zecha GmbH gemeinsam mit dem Maschinenhersteller Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH eine exemplarische Knochenplatte hergestellt.

Exemplarische Knochenplatte, bei der die trochodiale Torx-Bearbeitung (unten)  und die 3D-Konturbearbeitung (oben) mit 0,35- und 0,40-mm-‘Kingfisher‘-Fräsern  von Zecha ausgeführt wurden

Mikro-Präzisionswerkzeuge

Fräs-Performance im Duett

Bei der Fertigung von Dreh- und Frästeilen für Robotersysteme zur Rohrsanierung nutzt Pipetronics eine Vielzahl von Werkzeugen und Aufnahmen von BIG Daishowa.

Haben als erfolgreiches Team die Zerspanung bei Pipetronics rationalisiert: Christian David, Key Account Manager bei BIG Daishowa (links), und Rolf Dettinger, Leiter CNC-Fertigung bei Pipetronics

Werkzeugspanntechnik

Spanntechnik

Sicher, schlank und rundlaufgenau

Zum dritten Mal lädt Sartorius Werkzeuge zu einer Hausmesse ein: den Power House Days. Das Event findet in der gemeinsam mit Hurco ins Leben gerufenen Sartorius Academy in Ratingen statt.

„Im Zuge der Power House Days stellen wir aus allen Produktbereichen rund um die Werkzeugmaschine zahlreiche Atorn-Produkte vor“, gibt Özcan Esen, Geschäftsleitung und Verantwortlicher der Marke Atorn bei Sartorius Werkzeuge, einen Ausblick auf die erste Hausmesse des Jahres. Sie findet vom 29. bis zum 30. April 2022 in der Sartorius Academy in Ratingen statt

Handel

Dienstleistungen

Toolmanagement

Werkzeugmess-, -wucht und -voreinstellgeräte

Expertenwissen in der Fertigung

 Zum Abschluss einer gemeinsamen Forschungsarbeit übergab Hufschmied Zerspanungssysteme einen im Rahmen des Projekts MAI CC4fastMOVE entwickelten Fräsen-Demonstrator an die Universität Augsburg.

Teilnehmer beim Übergabe-Event (von links nach rechts): Ralph Hufschmied, Geschäftsführer der Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH, Prof. Dr. Markus Sause vom Lehrstuhl für Mechanical Engineering der Universität Augsburg, Sven Blanck, Geschäftsführer von MAI Carbon, Dr. Markus Ferber, Europaabgeordneter, Dr. Michael Higl, Stellvertreter des Landrats, Landkreis Augsburg, Prof. Dr. Malte Peter, Vizepräsident für die Bereiche Innovation, Transfer und Allianzen der Universität Augsburg

Mit CFK-Achsen zu neuer Leistung

Mit QR-Codes auf den Verpackungen von Präzisionswerkzeugen bietet Emuge-Franken eine digitale Verknüpfung von Produktinformationen an.

Die QR-Codes auf den Verpackungen von Emuge-Franken ermöglichen eine digitale Verknüpfung von Produktinformationen

Gewindewerkzeuge

Beschichtungen für Präzisionswerkzeuge (CVD, PVD)

Digital verknüpft mit Mehrwert

‘Hoffmann Group Go Digital Store‘ heißt ein Online-Marktplatz, der kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) den schnellen Einstieg in die Digitalisierung ihrer Fertigung ermöglichen soll.

Der neue Online-Marktplatz ‘Hoffmann Group Go Digital Store‘ ermöglicht kleinen und mittleren Unternehmen den schnellen Einstieg in die Digitalisierung ihrer Fertigung 

Internet-Handel, E-Procurement

Werkstatteinrichtungen

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Hoffmann Group eröffnet Go Digital Store für KMU

Um Probleme in der Fertigung schnell zu erkennen und die Qualität zu sichern, bündelt c-Com alle verfügbaren Daten rund um Maschine, Werkzeug und Werkstück für eine Analyse mit Künstlicher Intelligenz (KI). Das Modul Machining Analytics Solutions (MAS) begleitet den Produktionsprozess mit einem digitalen Zwilling und ist besonders für Verzahnungswerkzeuge interessant.

Die c-Com-Software unterstützt die Produktionsmitarbeiter bei ihrer täglichen Arbeit und sorgt durch wertvolle Informationen für eine höhere Produktivität

Verzahnwerkzeuge

Machine Learning / Künstliche Intelligenz für die spanende Fertigung

Digitaler Zwilling

Software

Simulation

Auch der digitale Zwilling zeigt Zähne

Seit Jahresbeginn leitet Detlef Kleinecke das auf Automotive-Lösungen spezialisierte Machining Development Team (MDT) im Sandvik Coromant Center in Renningen

Detlef Kleinecke ist neuer Machining Development Team Automotive Manager

Kleinecke führt Automotive-Team in Renningen

Francis Richt, Digital Machining Business Manager beim Präzisionswerkzeug-Spezialisten Sandvik Coromant erklärt, wie kombinierte Digital- und Werkzeuglösungen eine fehlerfreie Fertigung in der Flugzeugindustrie ermöglichen.

Mit CoroPlus Tool Library können Benutzer ihre Werkzeugbibliothek und Werkzeugbaugruppen aus Standarddaten von über 900 000 Artikeln verschiedener Werkzeughersteller aufbauen und verwalten

Luft- und Raumfahrt

Die Anforderungen der Luft- und Raumfahrt meistern

Sébastien Jaeger von Sandvik Coromant erklärt, wie eine Gesamtstrategie für das Zerspanen von HRSA-Triebwerkteilen aussehen kann.

Das Zerspanen von HRSA-Triebwerkkomponenten stellt Fertiger für die Luftfahrt vor große Herausforderungen. Sébastien Jaeger, Industry Solution Manager Aerospace bei Sandvik Coromant, erklärt, warum eine ausgewogene Gesamtstrategie, die Maschine, Werkzeuge, Geometrien und Schneidstoffe umfasst, unerlässlich ist.

HRSA-Materialien sind die wichtigsten Werkstoffe für Verdichter- und Turbinenbauteile von Flugzeugtriebwerken. Für diese Anwendungen werden in erster Linie nickelbasierte Werkstoffe wie Inconel, Waspaloy und Udimet verwendet. Die Eigenschaften von HRSA-Materialien sind jedoch je nach Zusammensetzung und Herstellungsverfahren sehr unterschiedlich. Insbesondere die Wärmebehandlung ist wesentlich, da ein ausgehärtetes beziehungsweise ‘gealtertes‘ Bauteil eine doppelt so hohe Härte aufweisen kann wie ein weichgeglühtes oder unbehandeltes Werkstück.

Die verschärften Emissionsvorschriften erfordern bei neuen Triebwerkstypen höhere Betriebstemperaturen und für die am meisten belasteten Bauteile neuartige Werkstoffe. Als Reaktion auf diese Herausforderungen steigt der Gesamtanteil an HRSA-Materialien in einem Flugzeugtriebwerk im Vergleich zu anderen Werkstoffen. Den enormen Vorteilen der HRSA-Materialien im Betrieb stehen jedoch auch einige Schwierigkeiten bei ihrer Zerspanung gegenüber. So führt die hohe Temperaturbeständigkeit zu hohen Schnittkräften, die geringe Wärmeleitfähigkeit und die hervorragende Härtbarkeit zu hohen Bearbeitungstemperaturen und die Kaltverfestigungstendenz zu Kerbverschleiß.

Anspruchsvolle Bauteile erfordern ebensolche Prozesse

Turbinenscheiben, Gehäuse, Blisks und Wellen sind anspruchsvolle Werkstücke – viele von ihnen sind dünnwandig und weisen komplexe Formen auf. Diese sicherheitskritischen Triebwerkkomponenten müssen strenge Qualitäts- und Maßhaltigkeitskriterien erfüllen. Voraussetzung für eine erfolgreiche Bearbeitung sind eine leistungsfähige Maschine, stabile Werkzeuge, Hochleistungs-Wendeschneidplatten und eine optimale Programmierung. Die gängigen Bearbeitungsmethoden sind unterschiedlich: Üblicherweise werden Scheiben-, Ring- und Wellenteile gedreht, während Gehäuse und Blisks häufig gefräst werden.

Die Bearbeitung wird grundsätzlich in drei Stufen unterteilt: In der ersten Bearbeitungsstufe (First Stage Machining, FSM) erhält ein gegossener oder geschmiedeter Rohling seine Grundform. Das Werkstück befindet sich in der Regel in einem weichen Zustand (mit einer typischen Rockwell-Härte von etwa 25 HRC), weist aber häufig eine raue, ungleichmäßige Oberfläche oder Maß auf. Das Hauptaugenmerk liegt auf einer guten Produktivität und einem effizienten Materialabtrag.

Zwischen der ersten und der zweiten Bearbeitungsstufe (Intermediate Stage Machining, ISM) wird das Werkstück wärmebehandelt, sodass es bereits einen deutlich härteren Zustand erreicht – normalerweise 36 bis 46 HRC. Das Bauteil erhält seine endgültige Form; nur noch ein Restaufmaß für die Endbearbeitung wird belassen. Auch hier liegt der Fokus auf der Produktivität, aber auch die Prozesssicherheit ist wichtig.

Erforderlich sind Qualitäts-Wendeschneidplatten

Die endgültige Form und Oberflächengüte wird in der letzten Bearbeitungsstufe (Last Stage Machining, LSM) erzeugt. Die wichtigsten Kriterien sind die Oberflächengüte, genaue Maßtoleranzen und die Vermeidung von Verformungen und übermäßige Eigenspannungen. Bei kritischen rotierenden Bauteilen sind die Ermüdungseigenschaften absolut entscheidend und lassen keinen Raum für Oberflächenfehler, die eine Rissbildung auslösen könnten. Die Zuverlässigkeit von kritischen Teilen wird durch die Anwendung eines bewährten, zertifizierten Bearbeitungsprozesses gewährleistet.

Zu den generellen Anforderungen an Wendeschneidplatten gehören neben einer guten Kantenfestigkeit eine hohe Adhäsion zwischen Substrat und Beschichtung. Während negative Grundformen für eine hohe Festigkeit und Wirtschaftlichkeit sorgen, sollte die Geometrie positiv sein.

Bei der Bearbeitung von HRSA-Materialien sollte außerdem immer ein Kühlmittel verwendet werden, außer beim Fräsen mit Keramikplatten. Keramische Wendeschneidplatten erfordern eine große Kühlmittelmenge, während bei Hartmetall die Genauigkeit des Kühlmittelstrahls entscheidend ist. Ein hoher Kühlmitteldruck bietet beim Einsatz von Hartmetallplatten weitere Vorteile, darunter eine längere Werkzeugstandzeit und eine effiziente Spankontrolle.

Die Bearbeitungsparameter variieren je nach den Bedingungen und dem Werkstoff. Während der ersten Bearbeitungsstufe wird eine gute Produktivität vor allem durch hohe Vorschubgeschwindigkeiten und große Schnitttiefen angestrebt. In der zweiten Bearbeitungsstufe werden häufig keramische Wendeschneidplatten für höhere Geschwindigkeiten eingesetzt. In der Endphase liegt der Schwerpunkt auf der Qualität, weshalb die Schnitttiefe gering ist. Da eine hohe Schnittgeschwindigkeit die Oberflächenqualität beeinträchtigen kann, werden zum Schlichten in der Regel Hartmetall-Wendeschneidplatten eingesetzt.

Plastische Verformung und Kerbverschleiß sind die typischen Verschleißmechanismen bei Hartmetall-Wendeschneidplatten, während bei Keramik am häufigsten ein Verschleiß der obersten Schicht auftritt. Die Anfälligkeit für plastische Verformung wird durch eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit und der Warmfestigkeit verringert. Eine positive Geometrie und eine scharfe Kante sind ebenfalls wichtig, um die Wärmeentwicklung und die Schnittkräfte zu verringern. Zu den Maßnahmen gegen Kerbverschleiß an der Hauptschneide gehören ein kleiner Eintrittswinkel, beispielsweise durch Verwendung einer quadratischen oder runden Wendeschneidplatte, oder eine Schnitttiefe, die geringer ist als der Schneidenradius.

PVD-beschichtete Wendeschneidplatten sind widerstandsfähiger gegen Kerbverschleiß an der Hauptschneide, während eine CVD-beschichtete Wendeschneidplatte einen besseren Widerstand gegen Kerbverschleiß an der Hinterschneide aufweist. Beim Schlichten kann der Kerbverschleiß an der Hinterschneide die Oberflächengüte beeinträchtigen.

Die effiziente Zerspanung von Triebwerkkomponenten aus HRSA-Materialien erfordert eine ausgewogene Gesamtlösung, bei der insbesondere Faktoren wie die Werkstückbeschaffenheit, das Werkzeugmaterial und die damit verbundenen Schnittdatenempfehlungen, der Kühlmitteleinsatz sowie optimierte Bearbeitungsstrategien berücksichtigt werden sollten. Auf diese Weise können Fertigungsunternehmen dazu beitragen, das Ziel der Luft- und Raumfahrtindustrie zu erreichen, die Treibhausgasemissionen bis 2050 auf null zu senken.

Weitere Informationen zur effizienten Bearbeitung von Triebwerkkomponenten aus HRSA-Materialien sind <a href="https://www.sandvik.coromant.com/en-gb/industry-solutions/aerospace/aero-knowledge" target="_blank">unter dieser Webseite</a> zu finden.

Sandvik Tooling Deutschland GmbH Geschäftsbereich Coromant 

https://www.sandvik.coromant.com

Um HRSA-Triebwerkteile effizient bearbeiten zu können, bedarf es einer ausgeklügelten Gesamtstrategie, bei der das Präzisionswerkzeug eine zentrale Rolle spielt. Hier zu sehen ist ein Tool der Baureihe CoroMill 316 von Sandvik Coromant, deren Werkzeuge für das Fräsen von verschiedenen Werkstoffgruppen von ISO P bis ISO S ausgelegt sind

Die Zerspanung von HRSA-Triebwerkkomponenten stellt Fertigungsunternehmen vor große Herausforderungen. Präzisionswerkzeuge von Sandvik Coromant helfen dem Hersteller zufolge dabei, diese zu meistern