Formen rationell fertigen

Mit StarragHeckert-Bearbeitungszentren auf dem richtigen Weg zum technologischen Fortschritt

Die Automobilindustrie wird nach wie vor ihrem Ruf gerecht, durch höchste Qualitätsansprüche den technologischen Fortschritt zu beschleunigen. Nicht nur die Zulieferindustrie wird durch anspruchsvolle Aufgaben zum technolo-gischen Fortschritt motiviert, sondern auch deren Zulieferer und Dienstleister. Und so begann auch die Firma Büttner im südthüringischen Sonneberg ihren erfolgreichen Weg. Volkmar Büttner kennt den Markt der Automobilzulieferer und seine Chancen sehr genau. Sein solide gewachsenes Unternehmen bezog im Mai vorigen Jahres eine neue Fertigungs- und Montagehalle, in deren technologischem Mittelpunkt ein StarragHeckert Bearbeitungszentrum CWK 800 Classic steht.

Der Start der Büttner GmbH im Jahre 1998 begann mit fertigungstechnischen Dienstleis-tungen für Formenbauer in der Region um Sonneberg und Coburg. Die Tendenz eines stetig wachsenden Anteils an Kunststoff-Spritzgießteilen in der Automobilindustrie war bereits zu dieser Zeit unübersehbar. Unterstützt vom wachsenden Wunsch seiner Auftraggeber nach einem immer intensiveren Engagement im Formenbau, zögerte der geschäftsführende Gesellschafter Dipl.-Ing. Volkmar Büttner nicht lange, selbst hochanspruchsvolle Formen für Kunststoff-Spritzgießteile anzufertigen. „Mir war von Anfang an klar“, so der hochmotivierte Geschäftsführer, „dass man in diesem Geschäft nur erfolgreich sein kann, wenn man den tech-nologischen Fortschritt ganz aktiv mitgeht. Erstens muss man den hohen Qualitätsstandards in zuverlässiger Weise gerecht werden und zwei-tens ist ein wirtschaftlicher Erfolg nur erzielbar, wenn man sehr effizient arbeitet. Wobei die dazu notwendige hohe Produktivität sowohl den Fertigungsprozess als auch die Fertigungsorganisation umfasst.“
 Zum Kundenkreis der Firma Büttner gehört auch der bekannte, weltweit operierende französische Konzern Valeo mit seinem Hauptquartier der Deutschen Division im fränkischen Bad Rodach. Dass Valeo derzeit hochanspruchsvolle Spritzgießformen unter anderem für seine Klimaaggregate von der Firma Büttner anfertigen lässt, darf zum einen als ein zuverlässiger Indikator für die Qualität der Formen gelten und hebt zum anderen auch die Zuverlässigkeit über die gesamte vereinbarte Standzeit hervor. Solche Standzeiten umfassen in aller Regel einige Millionen Spritzgießteile. Mit der Investition in das StarragHeckert Bearbeitungszentrum CWK 800, das am Fertigungsbeginn solcher Formen steht, hat Volkmar Büttner eine der wesentlichsten Voraussetzungen für die exakte Abwicklung dieser interessanten Aufträge geschaffen.
 Nehmen wir einmal das Beispiel der Form für das Gehäuse eines Klimablocks: Der Automobilhersteller gibt die äußeren Bedingungen vor. Das sind unter anderem Abmaße und Leistungsdaten. Valeo, um bei diesem  Beispiel zu bleiben, konstruiert in diese vorgegebene „black box“ das Klimaaggregat hinein und weiß damit, wie das Gehäuse aussehen muss. Jetzt ist die Firma gefragt, die für ein solches Gehäuse den Prototyp einer Spritzgießform herstellt. Diese Form, aufgebaut aus mehreren Platten, besteht aus fertigungstechnischen Optimierungsgründen zunächst aus Aluminium, das sich eben leichter und schneller als Stahl in den unterschiedlichsten Legierungsarten bearbeiten lässt. Es folgen verschiedene Optimierungen an der Prototypenform. Beispielsweise ergeben sich erst während des Tests mit den Spritzteilen aus diesen Prototypenformen Verbesserungen zur bequemeren Montage des Klimablocks in das Spritzgießgehäuse.
 Diese Montage erfolgt zunehmend vollautomatisch, was den gestalterischen Anspruch dieser Formen in aller Regel nochmals erhöht. Nicht selten folgen dann noch Verbesserungen an der äußeren Gestaltung des Kunststoffgehäuses zur bequemeren Montage des fertigen Klimablocks ins Fahrzeug. Erst wenn das Gehäuse in die gewünschte Form gebracht wurde, geht’s an die Konstruktion und Fertigung der Spritzgießform aus Stahl. Eine solche Form besteht aus mehreren aufwendig zu fertigenden Platten, die zur Montage exakt zueinander passen  Ø
×  müssen. Vor der Fertigung ist dann noch die Frage zu beantworten, wie viele Spritzgießteile mit dieser jetzt zu fertigenden Form zu produzieren sind. Danach richtet sich nämlich die Wahl des Werkstoffs. Der wiederum beeinflusst die Fertigungstechnologie und die Werkzeugauswahl. Aus diesem Grobablauf lässt sich schon eine Reihe von Anforderungen an die in Frage kommende Bearbeitungsmaschine ableiten.
 Bereits die Forderung nach einer produktiven Bearbeitung von mittleren bis großen Teilen sprach für ein Bearbeitungszentrum mit automatischem Einwechseln der aufgespannten Werkstücke nach dem Drehwechsler-Prinzip, so dass das Auf- und Abspannen der Werkstücke hauptzeitparallel erfolgen kann. Die geforderte Bearbeitungspräzision der einzelnen Platten, die zu einer Spritzgießform zusammengesetzt werden, erfordert selbstverständlich ein präzise arbeitendes Bearbeitungs-zentrum, damit beispielsweise die Passungen tatsächlich die Güte H 7 erreichen. Um eine hohe Präzision und gleichzeitig eine hohe Zerspanleistung zu verwirklichen, sind Werkzeugaufnahmen von mindestens SK 50 notwendig. Des Weiteren sollen während der Zerspanung die Späne frei nach unten fallen. Darüber hinaus muss die Maschine Werkstücke bis zu einem Gewicht von mindestens 2,5 t aufnehmen können. Nicht zuletzt ist stets ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis gefragt.
 Mit jeder dieser Forderungen fiel ein potenzieller Maschinenlieferant weg. Einzig die CWK 800 Classic von StarragHeckert ist in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen. Doch zu diesen Eckpunkten gesellten sich noch weitere, spezifische technologische Anforderungen, die die Chemnitzer Fachleute zusätzlich erfüllten. Trotzdem handelt es sich bei der abgebil-deten StarragHeckert-CWK 800 Classic um eine Standardmaschine, die eine Reihe von zusätzlichen Optionen besitzt. „Gerade im Bereich der Automobilzulieferer kann man nur bestehen, wenn man die Aufträge mit hoher Produktivität und bester Qualität abwickeln kann“, betont Volkmar Büttner und fährt fort: „Neben einer entsprechenden technischen Ausrüstung, also einer hochproduktiven Werkzeugmaschine und modernen Werkzeugen sind diese hohen Anforderungen nur mit einer gekonnten Programmierung sowie gut motivierten und fachlich kompetenten Mitarbeitern umsetzbar.“
 Als Sonderwunsch erhielt die CWK 800 von StarragHeckert einen Werkstück-Wechseltisch in besonders stabiler Ausführung: Er ist in der Lage, Werkstücke, die einschließlich der Spannvorrichtungen maximal 2000 kg wiegen, automatisch in den Arbeitsraum einzuwechseln. In der Standardausführung bei Werkstücken bis zu 1000 kg Gewicht dauert das automatische Werkstückeinwechseln zwischen 10 und 18 Sekunden. Hier etwas länger. Doch selbst schwere Werkstücke bis 2500 kg, wiederum inklusive der Spannvorrichtungen, lassen sich per Kran direkt in den Arbeitsraum heben. Dafür wurde der Arbeitsraum mit einer zusätzlichen Tür ausgerüstet, die für den Kranumschlag den notwendigen Platz auch nach oben freigibt. Entsprechend der Werkstückgröße waren folgende Achsverfahrwege gefordert:
X-Richtung: 1200 Millimeter, Y-Achse: 800 bis 1000 Millimeter, Z-Richtung: 600 Millimeter.
 Angetrieben von einem 28-kW-AC-Motor bietet die Spindel eine Drehzahl von maximal 10 000 Umdrehungen pro Minute. Die Ausstattung der Spindel erlaubt es, moderne Werkzeuge mit innerer Kühlmitteldurchführung einzusetzen sowie Werkzeuge in SK 50-Werkzeughaltern aufzunehmen. Zur Trockenbearbeitung mit modernen Hartmetallwerkzeugen wird Kühlluft, die auch die Funktion des Spänewegblasens erfüllt, über entsprechende Zuleitungen an die Wirkstelle des Werkzeugs geführt.
Volkmar Büttner hebt darüber hinaus hervor: „Für unsere Belange ist es auch wichtig, dass bereits im unteren Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment erzeugt wird. Des Weiteren ist für uns eine Spindelauslegung wichtig, die in Zusammenarbeit mit einer sicheren, aber problemlos handhabbaren Steuerung einen optimalen Einsatz von hartmetallbestückten Spezialwerkzeugen erlaubt. Da waren mir nicht nur die stick-slip-freien Vorschubbewegungen der Achsen und die schnellen Eilgänge von maximal 32 Meter pro Minute, sondern auch die Ausstattung mit einer TNC 430-Heidenhain-Steuerung wichtig.
 Hier erwiesen sich die Chemnitzer Fachleute als sehr flexibel. Gleiches gilt auch für die Sonderausstattung mit einem Laservermessungssystem. Damit werden nicht nur alle in die Spindel eingewechselten Werkzeuge vermessen, sondern auch Werkzeuglängenmessungen während des Bearbeitungsprozesses durchgeführt. Dadurch lassen sich beispielsweise Fehler durch Lageveränderungen des Werkzeugs im Werkzeughalter vermeiden, so dass sich insgesamt die Prozesssicherheit weiter erhöht. Diese Werkzeugvermessung“, so Volkmar Büttner weiter, „sichert uns darüber hinaus, die an uns selbst gestellten hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen: Nehmen wir beispielsweise ein Werkzeug, das noch eine gewisse Standzeit aufweist, aber auch schon ein schönes Stück Zerspanarbeit erledigt hat. Da kann die Maschine über die Information des Lasermesssystems nachregeln. Das sichert eine einheitlich gute Oberfläche. Demgegen-über würde ein neu eingesetztes Schwester-
werkzeug immer den An-satz erkennen lassen.“
 „Nicht zuletzt der Einsatz von modernen Spezialwerkzeugen brach- ten uns eine Reihe von Rationalisierungseffekten“, bekundet Volkmar Büttner und erläutert sie: „Mit dem 600 Millimeter langen Einlippentieflochbohrer von Güh-ring haben wir acht Bohrungen, die jeweils 500 Millimeter tief zu bohren waren, in 90 Minuten in die Stahlplatten gebracht. Im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen war das eine Einsparung von 70 Prozent Fertigungs-zeit. Dazu gesellt sich der Vorteil, es jetzt im eigenen Haus erledigen zu können. So entfällt der zusätzliche Aufwand für den Transport und die Bezahlung der vormals außer Haus gegebenen Leistung.“ Ebenso überzeugend arbeiten beispielsweise auch der zum Herstellen der Versäulungslöcher eingesetzte Komet-Kronentieflochbohrer sowie das Empfangsteil für die Infrarotsignale, die der Heidenhain-Messtaster bei der drahtlosen Vermessung der Werkstücke im Arbeitsraum an die Steuerung sendet. Diese
drahtlose Datenübertragung sorgt nicht nur für eine hohe Zuverlässigkeit, sondern reduziert auch noch die Rüstzeiten. 
 Bis auf Ausnahmen werden alle Werkzeuge aus dem Kettenmagazin, das im konkreten Fall Platz für 60 Werkzeuge bietet, aber auch als Option für bis zu 240 Werkzeuge zu haben ist, über einen automatisch arbeitenden Werkzeugwechsler mit Doppelgreifer eingewechselt. In der Wartestellung hat er bereits das Folgewerkzeug in der Doppelgreiferhand und den leeren Greifer zum Arbeitsraum gewandt. Auf diese Weise kann er schnell den Wechsel vollziehen. „Insgesamt“, so Volkmar Büttner abschließend, „hat das StarragHeckert Bearbeitungszentrum CKW 800 Classic unsere Fertigungskapazität erhöht. Derzeit fahren wir zweischichtig, jedoch mit einer Auslaufschicht in die Nacht hinein – und die erstreckt sich nicht selten bis in den frühen Morgen.“
www.starragheckert.com