Schicht für Schicht und über Kopf

Die ideale Verbindung der Vorteile der bestehenden Rapid-Prototyping-Verfahren und des konventionellen Fräsens bildet der automatische Schichtfräsprozess LMP ¿ davon ist man jedenfalls bei Zimmermann in Denkendorf überzeugt. Die außergewöhnliche Techn

Komplexe Geometrien mit schlanken Kavitäten, extremen Vertiefungen und Verrippungen sind mit gängigen Fräsmaschinenkonzepten oft nur mit hohem Aufwand herstellbar. Die Entwicklung von Frässtrategien und die Programmierung von Bauteilen mit extremen Vertiefungen führen oftmals zu erheblichen Schwierigkeiten: Zusätzliche Schwenkachsen an der Fräsmaschine werden benötigt. Die Programmierung ist kompliziert und das Kollisionsrisiko erhöht. Lange, schlanke Werkzeuge mindern die Oberflächenqualität. Die Beschaffungsproblematik für Sonderwerkzeuge verzögert die Lieferzeiten. Und nicht zuletzt beeinträchtigt notwendige Nacharbeit die Maßhaltigkeit und erhöht den Zeitaufwand.
 Generative Verfahren wie Stereolithografie, Lasersintern oder LOM werden normalerweise eingesetzt, um schnell zu einem Prototypen zu kommen. Durch den schichtweisen Aufbau des Werkstückes können mit diesen Verfahren auch schwierige Konturen hergestellt werden. Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität sind jedoch nicht vergleichbar mit gefrästen Teilen. Der Aufwand für die Nacharbeit übersteigt oft die eigentliche Fertigungszeit. Große Vorteile dieser Verfahren sind hingegen der vollautomatisch ablaufende Prozess und der geringe Programmieraufwand.
 Die ideale Verbindung der Vorteile der bestehenden Rapid-Prototyping-Verfahren und des konventionellen Fräsens bildet der automatische Schichtfräsprozess LMP der F. Zimmermann GmbH in Denkendorf. Hochkomplexe Formen werden durch schichtweises Fräsen mit konventionellen Werkzeugen und automatischem Werkstückaufbau unter Berücksichtigung höchster Wirtschaftlichkeit erreicht.
Hier die Funktionsweise:

1. Phase: Rohmaterialzufuhr
Gestapelte Rohmaterialplatten werden auf einer Palette in der Maschine automatisch zentriert. Abheben der Platten durch Vakuum-Hebevorrichtung. Ablage der Platte auf Transporttisch.

2. Phase: Kleberauftrag
Gleichmäßige Beschichtung der Plattenoberseite mit Kleber. Die Maschine verfügt über getrennte Kleberdüsen für Aluminium oder Kunststoff und Graphit. Transport der mit Kleber beschichteten Platten unter die Beleuchtungsstation.

3. Phase: Kleber-Aktivierung
Chemische Aktivierung des Klebers durch blaues Licht. Das Licht erfordert keinen UV-Schutz beim Bediener. Transport der Platte unter den Frästisch.

4. Phase: Verkleben
Der „über Kopf“ montierte Frästisch verklebt die Platte mit den bereits bearbeiteten Platten. Automatische Berechnung des benötigten Druckes in Abhängigkeit zur Klebefläche. Nach wenigen Minuten erreicht der Kleber die zum Fräsen benötigte Anfangsfestigkeit.

5. Phase: Fräsen
Bearbeitung der Platte mit zirka 1 mm Überlappung zur vorhergehenden Platte. Überstehender Klebstoff wird so vollständig zerspant. Komplette Bearbeitung der Platte einschließlich Schlichten. Die erzielte Oberfläche wird nicht mehr nach-
bearbeitet.
Beim „Über-Kopf“-Fräsen fallen die Späne nach unten und werden abgesaugt. Die Klebefläche bleibt sauber. Optional kann ein dünnwandiger Stützrahmen schichtweise mit aufgebaut werden, damit die Klebefläche für die nächste Platte nicht zu klein werden kann.
Der Prozess startet mit der nächsten Platte erneut in Phase 1. So wird Schicht für Schicht das gesamte Werkstück aufgebaut.

6. Phase: Werkstückentnahme
Das fertige Werkstück wird mit dem Transporttisch zur Entnahmeposition gefahren und kann zum Beispiel mit einem bauseitigen Kran entnommen werden.

 Das Schichtfräszentrum LMC ist eine integrierte Fertigungseinheit, deren Bestandteile innerhalb der geschlossenen Umhausung auf engstem Raum angeordnet sind: Handling- und Klebestation, „über Kopf“ angeordnete Fräseinrichtung und Entnahmestation. Die Anlage arbeitet vollautomatisch und mannlos. Die erste Platte eines neuen Werkstücks wird auf eine Aufspannplatte außerhalb der Maschine montiert. Diese wird mit fünf pneumatischen Spannvorrichtungen am Frästisch befestigt. Mit einer optionalen zweiten Aufspannplatte kann nach Entnahme eines Werkstücks innerhalb von wenigen Minuten mit dem nächsten Auftrag begonnen werden.
 LMP ist im Vergleich zu anderen Verfahren nicht für die Herstellung von Anschauungsmodellen entwickelt worden, sondern für die Herstellung von qualitativ hervorragenden Modellen und Formen und somit für den Einsatz im Rapid Tooling. Daher erfüllt die neue Technologie des vollautomatischen Schichtfräsens die Kundenforderungen von morgen bereits heute. Das Leistungsspektrum spricht für sich:
³  Blechformwerkzeuge mit dem LMP: Direktes Tooling von Kunststoff- und Aluminiumwerkzeugen
³ Kunststoffspritzgussformen mit dem LMP: Direktes Tooling von Aluminiumformen. Der schichtweise Aufbau kann durch zusätzliches Einbringen von Passstiften verstärkt werden. Taschen für separat gefertigte Stahleinsätze werden nicht erodiert, sondern gefräst. Alternativ: Indirektes Tooling durch die Herstellung eines qualitativ hervorragenden Modells und anschließenden Folgeprozess, zum Beispiel Abguss mit 2 K Epoxidharz, 3D Keltool Prozess.
³ Sandguss: Sandgussmodelle aus Blockmaterial: Auch extrem komplexe Modelle, werden „über Nacht“ hergestellt. Gleichzeitiger Aufbau mehrerer Modelle möglich.
³  Druckguss: Indirektes Tooling durch die Herstellung eines qualitativ hervorragenden Modells und anschließenden 3D Keltool Prozess.
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