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WB Werkstatt + Betrieb 09/2019

Spanntechnik der Zukunft

Hanser-Forum Werkstückspanntechnik in der industriellen Zerspanung

Zum ersten Mal fand Mitte Mai 2019 das zweitägige Hanser-Forum Werkstückspanntechnik in Stuttgart statt. Im Fokus standen die Spanntechnik im Gesamtsystem, Prozessverbesserungen durch Simulation sowie Best-Practice-Beispiele aus unterschiedlichen Branchen.

Auf dem erstmals abgehaltenen Forum Werkstückspanntechnik in der industriellen Zerspanung vom 15. bis 16. Mai 2019 in Stuttgart diskutierten über 50 Teilnehmer unter der Tagungsleitung von Prof. Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring vom IfW Stuttgart und Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann vom ISF Dortmund über zeitgemäße Lösungen für Spanntechnik-Herausforderungen in der Zerspanung.
Wie sich die Spanntechnik der Zukunft aus Sicht der Teilnehmer entwickeln wird, war Thema einer Live-TED-Umfrage. Diese waren dann auch Ausgangspunkt für die Podiumsdiskussion mit Hans-Joachim Molka als Vertreter des VDMA, Peter Kopton (Audi AG), Christoph Gumpert (Wersoma GmbH), Bernhard Bayer (Haas Schleifmaschinen GmbH) und Dr. Martin Schöpf (Robert Bosch GmbH). Reges Interesse herrschte auch an den Ausstellerständen von Hydrokomp, Jakob Antriebstechnik sowie Römheld. Die Veranstaltung wurde abgeschlossen durch eine Besichtigung im Versuchsfeld des IfW mit zahlreichen Live-Vorführungen. Veranstalter Hanser Tagungen und Messen hatte ein Vortragsprogramm zusammengestellt, das ein breites Spektrum an Trends in der Werkstückspanntechnik abbilden konnte.

Über 50 Teilnehmer unter der Tagungsleitung von Prof. Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring vom IfW Stuttgart und Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann vom ISF Dortmund diskutierten über zeitgemäße Lösungen für Spanntechnik-Herausforderungen (© Hanser)

Vorträge mit hohem Nutzwert

Den Themenblock ›Werkstückspanntechnik im Gesamtsystem‹ eröffnete Tagungsleiter Prof. Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring vom IfW Stuttgart mit einem Vortrag über die Bedeutung von Spannvorrichtungen als integrierter Maschinenbestandteil innerhalb der Kraftflüsse im Bearbeitungssystem sowie als Schnittstelle im Genauigkeitspfad der Prozessführung. Spannsysteme tragen daher maßgeblich zur Leistungsfähigkeit, Stabilität, Produktivität und Qualität von Fertigungsanlagen bei.

Mit der Wahl seines Vortragsthemas ›Wie sich die Elektromobilität auf die Spanntechnik auswirkt‹, hatte Manfred Grimm vom Fachverband Präzisionswerkzeuge im VDMA die Aufmerksamkeit der Teilnehmer sichergestellt. Es folgte ein gemeinsamer Vortrag, von Dipl.-Ing. Werner Kirsten (Heller) und Bernd Malzahn der Heller-Tochter Paatz Viernau unter dem Titel ›Industrielle Werkstückspanntechnik unter technischer, wirtschaftlicher sowie rechtlicher Betrachtung‹. Neben Tipps zur praxisgerechten Auslegung von Spannmitteln und dem Verweis auf die wirtschaftlichen Vorteile beispielsweise von Nullpunktspannsystemen verwiesen die beiden Experten darauf, dass Spannvorrichtungen rechtlich grundsätzlich von der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG erfasst werden.

Best-Practice-Beispiel

Ein klassischer Problemfall der Zerspanpraxis – das Spannen dünnwandiger Großbauteile in der Luft- und Raumfahrt – stand im Fokus des Vortrags von Matthias Müller von Fooke. Er betrachtete dabei die Grenzen des Machbaren im Vorrichtungsbau. Eine anwendungstechnische Ergänzung dazu erbrachte Dipl.-Ing (FH) Michael Hagmann von Emag mit dem Blick auf zunehmend filigrane und komplexe Bauteile. Das Zerspanen mit einem ungeeigneten Spannfutter sei vergleichbar mit dem Fahrverhalten eines Autos mit schlechten Reifen.

Grundlegende Möglichkeiten und neue Herausforderungen

Dieser bewusst weit gefasste Themenblock startete mit einem kurzweiligen Vortrag von Andreas Lotz und Hans-Joachim Molka von Römheld, der sich mit der Evolution sowie den Innovationen in der Werkstückspanntechnik befasste. Die komplexen Anforderungen an rotierende Spannmittel rückte Hans-Michael Weller von Hainbuch in den Fokus seines Vortrags. Dabei deckte er zahlreiche Aspekte ab – von Leichtbau-Lösungen über den automatischen Wechsel von Spannelementen bis hin zur zunehmenden Bedeutung von integrierter Sensorik und Prozessdatenübertragung.
Die Herausforderungen an die Werkstückspanntechnik bei additiv gefertigten Bauteilen standen im Mittelpunkt des Vortrags von Dr. Jan Hendrik Dege vom Luftfahrt-Zulieferer Premium Aerotec. Für die abschließende Schlichtbearbeitung additiv erzeugter, endkonturnaher und daher nachgiebigerer Halbzeuge kommen besonders formflexible Spannsysteme zum Einsatz, die einer Ratterneigung entgegenwirken.

Den ersten Tag beschloss Dr. Martin Schöpf von Robert Bosch mit seinem Vortrag zur intelligenten Produktion von morgen. Zukünftige, datenbasierte Produktionssysteme seien in der Lage, ihren Zustand, sowie relevante Prozessgrößen zu messen und zu analysieren und selbstoptimierend in den Prozess einzugreifen. Hierbei kommen Methoden der Regelungstechnik und der künstlichen Intelligenz ebenso zum Einsatz wie cyber-physikalische Systeme und intelligente Werkstückspannsysteme. Wersoma-Konstruktionsleiter Matthias Cielepak berichtete aus seiner täglichen Praxis bei der Auslegung einer kundenspezifischen Spannvorrichtung für die Serienfertigung. Anhand eines Fragenkatalogs erarbeitet er unter Einbeziehung aller Kriterien schrittweise das Konzept und die endgültige Ausführung.

Von unkonventionell bis zur Simulation

Einmal mehr stand im Vortrag von Dipl.-Ing. Roman Kalocsay von Innoclamp das Spannen dünnwandiger Werkstücke im Fokus. Er berichtete über die Funktionsweise und die Vorzüge modularer und adaptiver Spanntechnik im Rahmen eines automatisierten und flexiblen Spannvorgangs. Es folgte ein Vortrag von Dipl.-Ing. Walther Maier vom IfW Stuttgart, der über Mikrospannsysteme für das Fixieren additiv gefertigter Bauteile, eine ergänzende Gefrierspanntechnik als zusätzliche Abstützung und über hybride (form-, kraft- und stoffschlüssige) Spannsysteme referierte.
Über die Analyse und Simulation von Spannsystemen berichteten Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann und Jonas Baumann vom ISF Dortmund. Die geeignete Kombination aus experimenteller und simulativer Analysen ermöglicht die Kompensation eigenspannungsbedingter Deformationen beim Spannen. Der Nutzen wurde anhand zahlreicher Beispiele nachgewiesen.
Abschließend referierte Alexandru Dadalau von Meshparts über die baukastenorientierte FE-Simulation von Spannvorrichtungen. Eine baugruppenorientierte Finite-Elemente-Software mit vordefinierten Modellbibliotheken bewährt sich durch eine hohe Präzision der Simulation und kann daher zu einer Vermeidung wochenlanger Prototypenschleifen bei der Vorrichtungserstellung beitragen.

Interessante Ergebnisse der Live-TED-Umfrage

Eine Besonderheit des Forums war die Durchführung einer Live-TED-Umfrage unter den Teilnehmern zur Spanntechnik der Zukunft, deren Ergebnisse im Anschluss im Rahmen einer Podiumsdiskussion besprochen wurden. So wird der Spanntechnik ein erheblicher Einfluss auf die Produktivität von Fertigungssystemen und die Qualität des Bearbeitungsergebnisses zugesprochen. Auch sehen die Teilnehmer ein mittleres bis hohes Potenzial in der digitalen Simulation der Spannsituation. Ebenso bejaht ein hoher Anteil der Befragten den Einsatz sensorischer Spanntechnik und steht einer intelligenten, autonomen Spanntechnik mehrheitlich aufgeschlossen gegenüber.

Als künftige Herausforderungen bezüglich der Werkstückspanntechnik nannten die TED-Teilnehmer das Spannen dünnwandiger Bauteile, gefolgt von der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit komplexer Spannvorrichtungen sowie das Spannen von Bauteilen ohne vordefinierte Spannschnittstelle. Mit einer Besichtigung des IfW Stuttgart endete diese sehr informative zweitägige Veranstaltung.

Autor: Helmut Damm

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Seit 30 Jahren begleitet die Fachzeitschrift Schweizer Präzisions-Fertigungstechnik die Exportaktivitäten der Schweizer Werkzeugmaschinen-Industrie. In Zusammenarbeit mit dem SWISSMEM wird ausführlich und praxisorientiert über innovative spanende Verfahren und Trends in der Fertigungstechnik für die industrielle Metallbearbeitung berichtet.


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