Gewusst wie

von Hubert Winkler Ein kleiner Maschinenbaubetrieb in Hemsbach an der Bergstraße besticht durch innere Größe. Was sich da an fertigungstechnischer Präzision angesammelt hat, ist sehenswert. Neben Maschinenbauteilen und Vorrichtungen fertigt er mit ausgeklügelter Spanntechnik und Werkzeugen höchst präzise Teile und Formen für Optik, Medizin und Lebensmitteltechnik

Die Vision, dem Bogensport mit seiner Entwicklung einen neuen Impuls zu geben, hat den Verpackungsmaschinenbauer Hans-Günter Hallstein 1990 in die Selbständigkeit gezogen. Mit unternehmerischem Mut, Ehrgeiz und viel Optimismus bewaffnet, startete er schwungvoll, wurde dann aber von der ab `92 grassierenden Wirtschaftskrise gleich stark gefordert. Nach zwei Jahren zwang ihn aber die Auftragslage bereits einen Mitarbeiter einzustellen. Von da an ging’s konstant bergauf. Heute beschäftigt sein Betrieb elf Mitarbeiter und einen Auszubildenden.

Durch die überschaubare Größe war es dem Betrieb möglich, flexibel auf die Anforderungen des Marktes zu reagieren und Lösungen im Sondermaschinenbau und der Teilefertigung anzubieten. Im Laufe der Jahre spezialisierte er sich immer mehr in Richtung Hochgenauigkeit bei Teilen mit höchsten Anforderungen an eine ausgeklügelte Spanntechnik. Von kleinsten Teilen in Millimetergröße bis hin zu Strukturteilen und Prototypen für Helikopter und Flugzeuge bis 2.300 mm (das ist die X-Achse seiner bislang größten Maschine) mit Zerspanungsraten von über 95 Prozent reicht sein Spektrum.

Er fertigt medizintechnische Teile und Vorrichtungen, zum Beispiel Schleifmaschinen für zahnmedizinische Instrumente und Knochenmühlen für den Knochenaufbau bei der Implantatchirurgie. Auch Hochpräzisionsteile für Motor- und Formelsport und Präzisionsteile für Hochdruck-Hydraulik wie zum Beispiel Kupplungssterne. Für die optische Industrie fertigt er Objektivhalterungen, Linsengehäuse, Gehäuse für Linsenpakete und Kameragehäuse für 3D-Kameras – in höchster Präzision. Auch den Lebensmittelherstellern ist er nicht fremd. Für sie macht er 3D-Formen zur Produkt-abformung, zum Beispiel kinematisches Nesting für einen Schokoladenhersteller. Weitere Produkte des Elf-Mann-Betriebes sind Sondermaschinen, Folienwickelmaschinen, zum Beispiel für flexible Leiterbahnen, Automationskomponenten und pneumatische Greifersysteme für Verpackungsmaschinen.

Die meisten Teile haben einen gemeinsamen Nenner: Filigrane Wandstärken bei höchster Präzision. Die sind aber nur zu fertigen mit ausgeklügelter Spanntechnik aus dem eigenen Gripsbaukasten und mit Werkzeugen, die diesem Anforderungsprofil gerecht werden. Daher setzt Hallstein vor allem auf Werkzeuge von Horn aus Tübingen. Eine ganze Palette von Horn Werkzeug-Systemen zeugt von regelmäßigen Gebrauch und Vertrauen in sie. Im Einsatz sind S100, 114, 105, DA, DS, SH117 (für Nuten und Zirkularfräsen), 328 und 313. Für die Zusammenarbeit mit den erfahrenen Anwendungstechnikern aus Tübingen und dem technischen Berater Thomas Massinger kennt er nur ein Attribut: Uneingeschränktes Lob.

Die bei Hallstein gefertigten Präzisionsteile unterliegen zum großen Teil der Schweigepflicht. Einige davon durften als Ausnahme – wenn auch nur in Ausschnitten – fotografiert werden. Zum Beispiel in ein Alu-Gehäuse für eine Kamera mit 77 mm Außendurchmesser, einer Bundhöhe von 20 mm und einer Wandstärke von 0,8 mm (ein spanntechnisches Schmankerl) müssen in die Basis mit exakter Teilung Bohrungen und Gewinde eingebracht werden. Eine der Bohrungen, Aufnahme für einen Passstift, hatte es in sich. Die Bohrung mit Passungsdurchmesser 1J7 (1mm + 0,002 – 0,005 mm) musste exakt 3,6 mm tief sein, da der sechs Millimeter lange Passstift exakt 2,4 mm überstehen sollte. Versuche mit einer Reibale schlugen fehl. Solch kleine Reibalen haben zum Schleifen einen kleinen Zentrierkegel. Die Reibale reichte also nicht bis auf den Bohrungsgrund. Der zweite Versuch mit abgeschliffenem Zentrierkegel brachte auch kein brauchbares Ergebnis: Eine Reibale hat einen konischen Anschliff zum Zentrieren, daher klemmte der Passstift im unteren Bereich und ragte weiter als 2,4 mm aus der Passung. Für die Lösung sorgte ein Drehstahl aus dem Horn’schen Supermini-Baukasten Typ 105 mit 0,9 mm Durchmesser mit einem Schneidenradius von 0,05 mm, eingespannt in ein Präzisionsausdrehfutter von Wohlhaupter mit Feinjustierung. Mit dem Supermini konnte nun die Bohrung in Passungsqualität bis auf den maßlich exakten Grund ausgespindelt werden.

Da aber solch ein „Stählchen“ beim Ausdrehen einer solchen Minibohrung aus Alu-Knetlegierung und der zwangsläufig kleinen Schnittgeschwindigkeit von nur 24 m/min zum Einhaken und Rattern neigt, waren schon ein paar Kunstgriffe bei der Schneidengeometrie nötig. Auch die zwangsläufige Aufbauschneidenbildung konnte man vermeiden. Die Oberfläche der TiCN Ti25-Beschichtung war besonders geglättet und damit resistent gegen die Klebeneigung der Alu-‚Spänchen’.

Ein anderes Schmankerl, ein Objektivhalter mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einem Innendurchmesser von 40 mm und einem sechs mm hohen anzudrehenden Bund mit 0,4 mm Wandstärke, Gewicht: zwei Gramm. Die Rundheit und Plangenauigkeit liegt bei 0,02 mm. An ihm sollte im Bund an der Außenkontur mehrfach ein Nutendurchbruch (Aussparung) eingefräst werden ohne dass sich die 0,4 mm dünne Wandung verformt. Das Werkzeug der Wahl – ein Horn DSR-Fräser mit 3 mm Durchmesser.

Für den Rennsport fertigt Hallstein auch in Kleinserie hochpräzise Kupplungssterne aus nichtrostendem austenitischem Chrom-Nickelstahl 1.4301 für Hydraulikleitungen. Die Durchmesser sind 14 mm, 8 mm und 6,5 mm. Die Sterne werden dabei geschruppt mit Horn DSR-Fräsern und geschlichtet mit Fräsern der Serie DSKM. Obwohl die Fräser von Horn mehr als doppelt so schnell die Sternkonturen erzeugen als die vorher verwendeten Werkzeuge, sind die resultierenden Schnittkräft doch so gering, dass keine Gefahr besteht, dass die Miniteile aus ihren Spannvorrichtungen gerissen werden. Außerdem ist die Standzeit jetzt erheblich höher als bei den alten Werkzeugen. Einen zusätzlichen technischen Pfiff haben diese Teile noch: Wer genau hinsieht erkennt, dass am unteren Bund eine exakte Fase von 1/10 mm eingearbeitet wurde.

Aber auch im 3D-Freiformflächenbereich ist Hallstein Maschinenbau zu Hause. In einer Kleinserie werden zur kinematischen Formgebung von Schokoladenteilen spezielle Formen gefertigt. Die Genauigkeitsanforderungen an die Kontur sowie an die Oberflächengüte sind hoch. Sie wird gefertigt aus 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2), lebensmittelgeeigneter Edelstahl mit einem Schuss Titan. Gefräst wird mit einem Fräser aus der Horn Serie DSR mit einem Durchmesser von 12 mm und einem Eckenradius von 0,5 mm. Die Bearbeitungsparameter: Drehzahl 8.000, Vorschub 1.000 und Zeilenzustellung 4/100. Laufzeit für das Teil: 1 Stunde. Der DSR Fräser gewährleistet mit seinem auf H5-Qualität geschliffenem Schaft eine Rundlaufgenauigkeit von 5µ. Der Dreischneider besitzt einen verstärkten Kern, stabile Zahnrücken und eine speziell für VA ausgelegte aggressive Schneide. Das Ultrafeinstkornsubstrat ist hoch verschleißfest beschichtet mit TiAlN+. Die Oberfläche ist, obwohl nicht nachbehandelt, wie hochglanzpoliert. Wie Spiegelglanz sind auch die mit dem DSR-Fräser auf einer Kunzmann BA 1000 erzeugten 3D-Flächen.

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