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Herrmann Ultraschall optimiert seine zerspanende Fertigung mit einem optischen Laser-Messsystem von Blum-Novotest. In diesem Rahmen überzeugt LaserControl NT beim Spezialisten für Ultraschall-Schweißgeräte insbesondere durch seine Genauigkeit und Zuverlässigkeit.

Seit 1961 entwickelt die Herrmann Ultraschalltechnik GmbH Ultraschall-Systeme zum Verbinden von Kunststoffen, Bahnware und Verpackungen. Das weltweit agierende Unternehmen hat seine Zentrale in Karlsbad-Ittersbach und zwei weitere Standorte in den USA und in China. Am Standort Karlsbad sind 190 Mitarbeiter beschäftigt, insgesamt erwirtschaftet die Firma 40 Millionen Euro Umsatz. Im großen Maschinenpark ist die Hermle C30 der Star. Das 5-Achs-Bearbeitungszentrum mit adaptiertem Robotersystem und Palettenwechsler ist seit 2007 im Einsatz und bearbeitet hauptsächlich aus Titan gefertigte Sonotroden.

Beim Ultraschallschweißen stellt die Sonotrode die Verbindung zwischen dem Ultraschallgenerator und dem zu schweißenden Werkstück her. Die Toleranzen einer Sonotrode bei der Fertigung sind sehr eng gesteckt. Wesentlich dafür sind die eingesetzten Werkzeuge. Mit speziellen Schrupp- und Fräswerkzeugen werden die Sonotroden auf Maß gebracht.

Die Karlsbader bearbeiten CPM-Material, aufgehärtet auf 58 bis 62 Rockwell, darüber hinaus werden für die Konturen Fräser bis zu einem Durchmesser von 0,3 mm eingesetzt. Diese Sonderwerkzeuge sind teuer, umso wichtiger ist deshalb der Schutz vor Werkzeugschäden. „Zu berücksichtigen ist zudem, dass die Sonotrode zerstört ist, sobald an falscher Stelle zu viel abgefräst wird. Einmal weg gefrästes Material kann schwingungstechnisch nicht wieder ausgeglichen werden. Beim aktuellen Kilopreis für Titan rentiert es sich allemal, in die Prozesssicherheit zu investieren,“ erläutert Helmar Schumacher, CAD-CAM-Programmierer bei Herrmann Ultraschall.

Nicht zuletzt deswegen vertrauen die Karlsbader bei den Messungen auf LaserControl NT, ein berührungsloses optisches Messsystem zur Werkzeugeinstellung und -überwachung. Das vom Weltmarktführer Blum-Novotest entwickelte Lasersystem hat entscheidenden Anteil daran, dass das Bearbeitungszentrum rund um die Uhr betrieben werden kann. Wird ein Werkzeug neu eingewechselt, vermisst es der hier eingesetzte Laser, auch kompliziertere Werkzeuge wie T-Nut-Fräser und Gewindefräser sowie Werkzeuge bis zu einem Durchmesser von wenigen Zehnteln. Mit den kleinen Fräsern werden die Konturen gefertigt. Herrmann US inte-ressiert dabei im Regelfall die Länge des Werkzeugs, bei Gewindebohrern auch der Durchmesser. Je nach angegebener Toleranz werden so Werkzeugbruch und -verschleiß überprüft. Den Rundlauf überwachen die Karlsbader nicht.

Es stellt im Übrigen eine gewaltige Herausorderung dar, in verschmutzter Umgebung hochpräzise zu messen. Kühlmittel ist für die Fertigung zwingend notwendig, birgt allerdings die Gefahr gravierender Fehlmessungen. Damit die Optik nicht verschmutzt, ist das Messsystem während der Bearbeitung mechanisch durch einen pneumatisch betätigen Verschlusskolben aktiv gegen Kühlmittel abgedichtet. Außerdem wird das rotierende Werkzeug vor der Messung mit Druckluft abgeblasen. Während der Messung schützt ein Sperrluftstrom vor Verschmutzung. Damit fallende Kühlmitteltropfen nicht vorzeitig ein Schaltsignal erzeugen und die Messung verfälschen, sind die Systeme seit 2002 mit der patentierten NT-Technologie ausgestattet. „Mit Hilfe dieser Technik und dem Einsatz eines integrierten Mikroprozessors kann das Messsystem eine so genannte ziehende Messung durchführen, wodurch der Kühlmittelstöreinfluss eliminiert wird. Auch Spanflug ist in diesem Zuge kein Problem mehr. Hat sich ein Span im Werkzeug verhakt, erkennt das Lasersystem, dass etwas nicht stimmt. Das Werkzeug wird ausgewechselt und gesperrt,“ berichtet Uwe Fischer von Blum-Novotest.

Nach der bis zu 90 Minuten dauernden Bearbeitung kontrolliert der Laser das Werkzeug auf Verschleiß. Im Falle eines Problems wird das Werkzeug grundsätzlich automatisch ausgeschleust und gesperrt – zusammen mit der zuletzt bearbeiteten Sonotrode. So wird verhindert, dass nachfolgende Werkzeuge durch einen eventuell abgebrochenen Fräser beschädigt werden. Durch diese Schutzmaßnahme hat sich der Ausschuss um 20 bis 30 Prozent verringert. Für die meisten Sonotroden wurden Standard-CAM-Programme etabliert, der Mitarbeiter gibt die Maße ein, dann läuft das Programm durch. Bei den Schruppwerkzeugen gibt es dabei 10 bis 12 Folgewerkzeuge. Brach früher ein Werkzeug, wurden die Folgewerkzeuge ebenfalls zerstört. Heute minimiert sich dank LaserControl NT der Schaden.

Das Bearbeitungssystem läuft sieben Tage die Woche durch. Am Wochenende gibt es lediglich Bereitschaftsdienst, der Mitarbeiter fährt nur bei Bedarf in die Firma. Wenn die Maschine seht, erhält er einen Anruf. Sind alle Schwesterwerkzeuge verbraucht, würden mit einem herkömmlichen Messgerät etwa acht Stunden benötigt, um alle Werkzeuge wieder ein zumessen. Mit LaserControl NT wechselt man dagegen nur das Werkzeug aus und gibt in der Soflex-Steuerung für die Länge den Wert Null ein. Das Bearbeitungszent-rum läuft währenddessen weiter. „Im Vergleich zu früher haben wir über den Daumen gepeilt eine Zeit- und Kostenersparnis von 30 bis 40 Prozent,“ betont Helmar Schumacher.

Sieben Bearbeitungszentren sind bei Herrmann Ultraschall mittlerweile mit LaserControl NT ausgestattet. Nach fast drei Jahren Laufzeit wurden alle eingesetzten Lasersysteme vor kurzem überprüft, ohne irgendetwas zu finden. „Ich kannte das Messsystem bereits seit Jahren, deshalb war für mich die Entscheidung, in das System von Blum-Novotest zu investieren, sofort klar. LaserControl NT hat sich bei uns absolut bewährt – ansonsten hätten wir damit nicht sieben Maschinen bestückt. Der Laser ist eine praktische Sache, man wechselt das Werkzeug ein und damit ist für den Mitarbeiter das Thema erledigt, denn den Rest macht das Messsystem. Die Genauigkeit des Lasers ist so hoch, dass er mit einem photo-optischen System locker konkurrieren kann. Wenn wir ein neues Bearbeitungszentrum kaufen, gehen wir davon aus, dass der Blum-Laser bereits integriert ist. Eine Maschine ohne Lasersystem von Blum-Novotest werden wir jedenfalls nicht mehr kaufen,“ zeigt sich Helmar Schumacher sehr zufrieden mit LaserControl NT.

www.blum-novotest.com

www.herrmannultraschall.com