Kern-Kompetenz

(fjg) Wer sich an Grenzen wagt, muss Niemandsland betreten ¿ das galt auch schon immer für technologische Grenzen. Die Kern Micro- und Feinwerktechnik GmbH & Co. KG aus Murnau hat sich schon vor mehr als 40 Jahren auf dieses Terrain begeben und fühlt sich mittlerweile im dünn besiedelten Grenzgebiet des mechanisch Machbaren zuhause. Sowohl in der Hightech-Lohnfertigung als auch im Maschinenbau sind die Oberbayern mit dem µm vertraut. Das verschafft den Micro-Werkzeugmaschinen des Unternehmens auch bei den Anwendern einen Vertrauensvorschuss, deren Genauigkeitsanforderungen unterhalb der Maschinenspezifikationen liegen. Auch im Werkzeug- und Formenbau, wo die Nische filigraner Spezialitäten beständig wächst.

Selbst gestandene Feinwerktechniker kommen aus dem Staunen nicht heraus, wenn Burkhard K. Rother, einer der beiden Geschäftsführer von Kern, die Vitrine mit Musterteilen öffnet, die einen Einblick in das Schaffen der Murnauer vermittelt. Auch hier kann das µ nicht gesehen, aber doch immerhin in die Hand genommen werden. Und: Man braucht immer wieder den Vergleich zum Alltäglichen, um sich die Dimensionen vor Augen zu halten, um die es geht: Ein menschliches Haar misst in etwa 60 µm im Durchmesser  ¿  die Höchstpräzisions-Micro-Fräs- und Bohrmaschinen von Kern können mit Bohrerdurchmessern von 30 µm bzw. Fräserdurchmessern von 60 µm CNC-gesteuerte Präzisionsbearbeitung bewerkstelligen. Da gibt es auch heutzutage jede Menge Aufklärungsbedarf, wie Burkhard Rother bemerkt: ¿Wer von Nano redet, sollte erst einmal Micro verstehen. Unsere Problematik ist es, Kleinheit erklären zu müssen!¿
Allerdings hat man damit in Murnau kein Problem, ist man doch schon länger in diesem Metier daheim. 1962 wurde das Unternehmen in München gegründet, um die dortige Hightech-Industrie mit Hochpräzisionslohnfertigung zu bedienen. Schon bald war man sehr gut im Geschäft: Präzisionsteile wie sie dort gefräst, erodiert oder geschliffen wurden, waren nicht an jeder Ecke erhältlich. Schon damals reifte die Erkenntnis: Präzision ist die Summe vieler Faktoren, allen voran qualifiziertes Personal. 1987 wurde mit der Kern Microtechnik in Murnau ein Schwesterunternehmen gegründet, was den Einstieg in den Maschinenbau bedeutete. Auslöser für dieses Engagement war der Bedarfsfall eines Kunden, der 60-µm-Löcher gebohrt haben wollte. Burkhard Rother erinnert sich: ¿Wir haben es tatsächlich geschafft, diese Löcher zu bohren, mit einer Wiederholgenauigkeit von 2 µm.¿ Die Entwicklung einer kleinen, kompakten Tischmaschine markierte schließlich den Beginn der Maschinenbau-Aktivitäten. Heute noch liefert Kern Maschinen für den exakt gleichen Anwendungsfall aus, teilweise geht es dabei auch um andere Materialien, etwa Keramiken.  
Recht bald wurden andere Branchen auf die Murnauer ¿Präzisionswunder¿ aufmerksam, allen voran die Uhrenindustrie, die bis heute zu den Stammkunden zählt. Die Hersteller von Hartmetallwerkzeugen waren die zweite große Kundengruppe, die das ¿Kern-Geschäft¿ zu nutzen wusste. Es geht dabei um die Herstellung von Elektroden für Wendeschneidplatten. Die Genauigkeitsanforderung hierbei: 2 µm am Werkstück. Seit gut zehn Jahren sind Kernmaschinen bei den dortigen Branchengrößen weltweit im Einsatz, meist mit durchgängiger Automatisierung. Die Medizintechnik wäre ein weiteres Beispiel für eine Branche, die sich im µm-Bereich auf Kern-Kompetenz verlässt. Dabei spielt die Analytik mittlerweile eine ebenso große Rolle, wie die Herstellung von Implantaten. Die komplette Kundenliste der Murnauer lässt mittlerweile keine Branche aus: Immer kleiner und damit immer genauer, dieser Trend tangiert jeglichen Bereich industrieller Fertigung. Das Firmenwachstum ist für Kern wohl der einzige Bereich, wo man mit ¿Micro¿ nichts am Hut hat  ¿  die Zahlen stimmten bislang auch dann, wenn die sonstige Branche von Konjunkturzyklen getroffen wurde. Einerseits ist das Unternehmen sehr breit aufgestellt was die Absatzbranchen betrifft, und zum anderen sind Nischen, wie Kern sie besetzt, ohnehin unempfindlicher gegenüber Schwankungen. Rother: ¿Wir wissen, was sich in der Welt abspielt  ¿  es gibt nicht so viele Player auf diesem Sektor.¿
Aktuell macht die Lohnfertigung etwa 35 % des Umsatzes aus, der größere Part kommt aus dem Maschinenbau. Dieses Verhältnis hat sich die letzten Jahre gedreht, aber es wird nie ohne die Lohnfertigung gehen: Das eine ist ohne das andere nicht denkbar. Nicht zuletzt deshalb sind schon seit 12 Jahren alle Aktivitäten in Murnau konzentriert. Bevor eine neue Maschinengeneration auf den ersten Kunden trifft, hat sie im Jobshop längst ihre Bewährungsprobe unter realen Bedingungen bestanden. Wie übrigens jede Maschine noch in Murnau ihr Können am konkreten Kundenteil beweisen muss, bevor sie ausgeliefert wird. Know-how-Transfer gehört in diesem Geschäft zum Service. Burkhard Rother erwähnt eine Besonderheit: ¿Unsere Technologiepartnerschaft sieht so aus, dass jeder Kunde einer Kernmaschine kostenlos Anspruch auf Technologie-Updates hat, über die gesamte Lebensdauer der Maschine.¿ Apropos Lebensdauer: Alle weltweit ausgelieferten ca. 550 Maschinen sind nach wie vor im Einsatz. Mit zwei Ausnahmen: Eine ist abgebrannt, und eine wurde gestohlen. Letztere ist vermutlich auch im Einsatz.  
Die CNC-Micro-Fräs- und Bohrmaschinen aus Murnau sind kundenspezifische Unikate, die in unterschiedlichen Ausbaustufen angeboten werden. Die Grundkonstruktion gehorcht den physikalischen Erfordernissen, die unabdinglich sind für das Erreichen höchster Präzision. So ist es eine Grundforderung, dass möglichst geringe Massen bewegt werden. So wurde die Maschinenkonstruktion so gewählt, dass ein Maschinenständer in C-Form als Trägersystem der Achsen dient. Die Spindel ist in der Z-Achse montiert und verfährt nur vertikal, während das auf dem Koordinatentisch aufgespannte Werkstück in X und Y verfährt. Bei diesem Hybridkonzept sorgen hochpräzise Rollenführungen für Positioniergenauigkeiten in mechanischen Grenzbereichen. Das digitale Antriebssystem mit aktuellster Steuerelektronik ist eine Eigenentwicklung, die maximale Verfahrgeschwindigkeiten mit hohen Beschleunigungswerten  ermöglicht. Diese bewegen sich in Regionen, wo konventionelle Graugussmaschinenständer mit Schwingungen zu kämpfen haben. Diese will und darf man sich bei der Hochpräzisionsbearbeitung nicht leisten. So setzt Kern auf ein Maschinenständerkonzept aus Mineralguss in Monoblockbauweise.  Mit einer Aufstellfläche von 2,5 m2 wirkt die Kern HSPC eher zierlich; ein Eindruck, der täuscht, ist die Maschine mit 2 Tonnen doch eher ein relatives Schwergewicht.  
280 mm in X und 250 mm in Y, das sind die größten Verfahrwege von Kern-Maschinen. Für viele vielleicht zu wenig, schließlich wird auch bei großen Teilen Präzision gefordert. Wären Kern-Maschinen in größeren Dimensionen vorstellbar  ¿  mit all ihren einmaligen Eigenschaften? Rother: ¿Wir hören schon ab und an die Frage: Könnt ihr nicht größer? Wir sind da sehr vorsichtig, wir können die Physik nicht schlagen. Höchstpräzision ist nicht das Ergebnis eines Einzelereignisses, sondern basiert auf einer Prozesskette, die sich nicht so ohne weiteres skalieren lässt  ¿  da laufen einem die µm ganz schnell weg. Man will ja die Genauigkeit über die ganze Teilegröße haben und wir bewegen uns mit unseren Verfahrwegen schon am Limit.¿
Präzisionsbearbeitung beruht auf vielen Faktoren. Wie man aus physikalischer Sicht hochpräzise Maschinen zu bauen hat, das wissen auch andere. Es muss also noch weitere Ursachen dafür geben, dass die Murnauer Maschinen in Sachen Präzision die Nase vorn haben. Wo liegt das Geheimnis? Burkhard K. Rother: ¿Es sind viele Faktoren. Etwa, dass wir unsere Maschinenachsen selbst fertigen. Wir können derzeit die von uns geforderten Genauigkeiten der Achsführungen nicht auf dem Markt bekommen. Dass wir das selbst können, dafür ist natürlich das Können und die Erfahrung unserer Mitarbeiter die Grundvoraussetzung. Sie brauchen Leute, die das richtige Ohr haben, um zu hören, was die Maschine tut.¿ Den Umgang mit den µm muss man wohl im Blut haben. Ein Grund, weshalb Kern seine Leute seit jeher zum Großteil selbst ausbildet.
Rother nennt ein weiteres Beispiel: ¿Wir wissen mehr vom Verhalten der Spindeln, als der Spindelhersteller selbst. So haben wir einen sehr großen Aufwand betrieben, um bei bestimmten Spindeln, die wir mehrheitlich einsetzen, das tatsächliche Verhalten zu analysieren. Basierend darauf haben wir Kompensationsprogramme entwickelt, um diese Genauigkeiten zu erhalten.¿ 
Die ganze Prozesskette muss auf höchstmögliche Präzision ausgerichtet sein, nur dann hat man eine Chance, Maschinen zu bauen, die dem µm nahe kommen. Dass in Murnau nicht die Chefbüros, sondern Fertigung und Montage klimatisiert sind, versteht sich dabei von selbst. Flankiert wird die Entstehungsgeschichte einer Kern-Maschine von einem sehr hohen Messaufwand. Auch das kein einfaches Unterfangen, denn, so Rother: ¿Was nicht messbar ist, ist nur ein Gerücht!¿  In fünf Achsen, in einer Aufspannung mit 2-µm-Toleranzen zu arbeiten, ist sicherlich kein leichtes Unterfangen. Man mag sich vorstellen, wie viel schwieriger es ist, Maschinen  herzustellen, die die Kunden in die Lage versetzen, genau dies zu tun.
Und das noch möglichst mannlos: Das Thema Automatisierung spielt in jüngster Zeit eine immer größer werdende Rolle. Der Kern HSPC-Baureihe (HSPC steht übrigens für High Speed Precision Cutting) sieht man diese Tatsache schon an ihrem Design an. Durch eine glatte Anschlussfläche an einer Seite der Maschine ist gewährleistet, dass eine vollautomatische Werkstückbeschickungseinheit problemlos integriert werden kann  ¿  bis zu 32 Werkstücke können damit mannlos bei höchster Präzision abgearbeitet werden. Marktübliche Spannsysteme (etwa von System 3R) können dabei zum Einsatz kommen. Ein Werkzeugwechselsystem mit 32 Positionen (bei Bedarf auch 63 bzw. 95 Plätze) sorgt zudem für die Befriedigung kundenspezifischer Automationsansprüche. Mit drei Sekunden geben die Murnauer die reine Werkzeugwechselzeit an; ein Indiz dafür, dass auch im Hochpräzisionsbereich die Minimierung von Nebenzeiten das große Thema ist. Das weiß man in Murnau auch im eigenen Lohnbetrieb. Derzeit 13 Wochen Lieferzeit für Präzisionsteile, das ist für den Geschmack von Burkhard Rother eindeutig zu lange. So bleibt es nicht aus, dass auch die beiden Vorführmaschinen für das Alltagsgeschäft eingespannt werden. Dies zeigt aber, dass der Bedarf enorm ist. Die Mikrotechnik gehört zu den Sparten der hiesigen Industrie, die offensichtlich enormes Zukunftspotenzial hat. Kaum eine Branche, die nicht Bedarf in dieser Richtung spüren würde. Auch der Werkzeug- und Formenbau, der von Kern seit jeher als einer der Zielmärkte angesehen wird. Aber: Sind die Maschinen nicht eine Spur zu präzise für diese Klientel? Braucht der normale Special Tooler diese Präzision überhaupt? Burkhard Rother weiß die Antwort: ¿In vielen Fällen braucht er sie vielleicht noch nicht. Die Befürchtung dieser Branche, dass der Markt für große bzw. einfache Teile in Billiglohnländer abwandert, ist ja bereits spürbar. Und der Trend zunehmender Miniaturisierung von Massenprodukten, denken Sie an Kameras oder Mobiltelefone, ist ungebrochen. Da bleibt es nicht aus, dass sich der Werkzeug- und Formenbau in Sachen Präzision zwangsläufig noch mehr als bisher engagieren muss.¿
Dass es aber schon viele solcher Applikationen in der täglichen Anwendung gibt, beweist Burkhard Rother einmal mehr mit dem Griff in die Mustervitrine: Neben hochpräzisen Formeinsätzen findet sich hier eine Fülle filigraner Spritzteile, deren Finessen mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar sind. Zugegeben: Was wir in Murnau zu sehen bekamen, sieht man nicht alle Tage. Ein Tipp: Sollten Sie demnächst Gelegenheit haben, das Unternehmen zu besuchen, nehmen Sie eine Lupe mit!      

www.kern-microtechnic.com