Bearbeitungszentrum mit High-End-CNC reduziert Durchlaufzeit Mit fünf Achsen fünfmal schneller

Bearbeitungszentrum mit High-End-CNC reduziert Durchlaufzeit

Mit fünf Achsen fünfmal schneller

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Wer der deutschen Automobilindustrie Prototypen und Kleinserien liefert, muss schnell und präzise arbeiten. Die Firma Technik in Form schafft dies mit viel Knowhow, großer Fertigungstiefe und modernen Maschinen. Ausgezahlt hat sich etwa die Anschaffung eines Fünf-Achs-Bearbeitungszentrums mit High-End-CNC: Es reduziert in einem Teilsegment die Durchlaufzeit im Vergleich zur vorher eingesetzten Dreiachsmaschine um bis zu 80 Prozent.

Die Technik in Form Blechbearbeitung GmbH mit Sitz in Heilbad Heiligenstadt wurde im Jahr 1994 gegründet und zählt heute zu den landesweit innovativsten und erfolgreichsten Herstellern von Prototypen für den Karosseriebau aller namhaften Automobilhersteller. Ihren Erfolg gründen die Thüringer in erster Linie auf die hohe Investitionsbereitschaft der Gründer Ulrich und Hubert Biehler. Aufgrund ihrer dynamischen Investitionspolitik kommen heute modernste Umformtechnik und umfassendes Knowhow zum Einsatz. Diese Entwicklung ermöglichte einen beständigen Ausbau der Fertigungstiefe im eigenen Haus, so dass schnelle Reaktionszeiten und hohe Flexibilität zu Markenzeichen der Firma wurden.

Mit dem Aufbau des Maschinenparks hat sich das Produktniveau mitentwickelt. Während in den Anfangsjahren sechs Mitarbeiter – primär in Handarbeit – überwiegend Prototypenteile aus einfach umgeformten Blechen als Einzelteile oder in Kleinstserien herstellten, fertigen die 64 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter heute komplexe und hochwertige Bauteile und Baugruppen für die Bereiche Rohbau/Karosserie, Fahrwerk und Sitzteile. Dabei arbeitet die Technik in Form eng mit ihrer 1997 gegründeten Schwesterfirma Design in Form Fertigungstechnik GmbH zusammen. Der Kundenkreis beider Entwicklungsfirmen, zu dem unter anderem Rennsportställe gehören, setzt sich zusammen aus den Entwicklungsabteilungen der führenden Automobil- und Automobilzulieferindustrie Europas.
Ausschlaggebend für die erfolgreiche Entwicklung war und ist zugleich das von der Geschäftsführung verfolgte Ausbildungskonzept. Bereits seit 1995 werden im eigenen Ausbildungszentrum Facharbeiter ausgebildet. Bis heute haben über 100 Lehrlinge ihre Ausbildung zum Konstruktionsmechaniker oder Werkzeugmechaniker unter dem Dach beider Unternehmen absolviert. Ein weiterer Garant für den wirtschaftlichen Aufstieg der Heiligenstädter ist die hoch spezialisierte Belegschaft. „Ohne das Knowhow unserer Mitarbeiter würde hier nichts gehen“, so der jetzige alleinige Inhaber und Geschäftsführer beider Firmen, Ulrich Biehler.
Die Produktvielfalt des Systemlieferanten reicht von Karosserie- und Achsteilen über Motorträger und Sitzgestelle bis hin zu transportablen Elektronik-Gehäusesystemen. Dabei konstruieren und fertigen die Heiligenstädter Experten anspruchsvolle Werkzeugvorrichtungen ebenso, wie sie die spanende Bearbeitung, das Laserschneiden, Pressen, Abkanten und Roboterschweißen für ihre Kunden übernehmen. Mit CNC-Messmaschinen stellen sie zudem sicher, dass Maßhaltigkeit und Verbindungsqualität ihrer Produkte erfüllt sind.
Fünf Achsen: eine statt sechs Aufspannungen
In der spanenden Fertigung stehen fünf CNC-Bearbeitungszentren von Spinner. Als besonders wertvoll stufen die verantwortlichen Meister, Tino Stadermann und Martin Obermann, das Fünf-Achs-Zentrum U5–1520 mit einer High-End-CNC Sinumerik 840D sl ein. Mit der im Jahr 2010 angeschafften Maschine werden komplexe Teile für den Vorrichtungsbau hergestellt. In der Hauptsache produziert sie aber hoch genaue Gehäuseteile sowie Blenden, Schienen und Kühlkörper aus Aluminium, die in portablen Messboxen unterschiedlicher Größe zum Einsatz kommen. Die Boxen sind eine Eigenentwicklung von Design in Form, die – ausgestattet mit empfindlichen Elektronikbauteilen – unter anderem zur Schwingungsmessung verwendet werden. Sie übermitteln den Fahrzeugingenieuren z. B. Daten von Testfahrten, Crashtests und anderen Versuchsreihen.
Das Gehäuse schützt die Elektronik, und die mechanischen Anbauteile sorgen dafür, dass Platinen und andere Bauelemente in exakter Lage eingebaut werden können. Entsprechend präzise müssen die Alurohlinge zerspant werden. Eine Aufgabe, die laut Stadermann das Spinner-Fünf-Achs-Zentrum viel besser erledigt als die früher eingesetzte Drei-Achs-Maschine. „Natürlich lassen sich diese Teile auch mit drei Achsen herstellen“, erklärt er. „Aber dann müssen wir etwa sechs Mal umspannen. Das kostet richtig Zeit.“ Denn die Maschine muss nach jeder neuen Aufspannung wieder genau eingerichtet werden. Nur so lassen sich die geforderten engen Toleranzen im Hundertstelbereich einhalten.
„Mit der U5 können wir zwei Achsen so anstellen, dass wir je nach Komplexität des Bauteils nur ein- oder maximal zweimal aufspannen müssen. Dadurch sind wir in Summe bis zu 80 Prozent schneller und deutlich genauer“, bestätigt Obermann. „Außerdem muss nicht ständig ein qualifizierter Facharbeiter bereit stehen, der das Umspannen übernimmt. Wir sparen also wertvolle Einsatzzeiten von Maschine und Mitarbeiter.“
Hochproduktiv und benutzerfreundlich
Bevor bei Technik in Form die Entscheidung für die Sinumerik-gesteuerte Spinner U5-1520 fiel, hatte man mehrere Maschinen verglichen. Am Ende stand fest, dass dieses mit High-End-CNC ausgestattete Bearbeitungszentrum in punkto Leistungsfähigkeit, Flexibilität und Preis das beste Verhältnis aufwies.
Da die Heiligenstädter Produkte in den verschiedensten Größen herstellen, ist zudem der große Arbeitsraum interessant. Mit einem festen und einem flexiblen Werkstücktisch lassen sich unterschiedliche Bauteile bearbeiten, die bis zu 1,5 Meter lang sein können. Noch wichtiger: Die linearen Achsen erreichen Beschleunigungswerte von 5 m/s2, was die Nebenzeiten reduziert. Ein digitales Wegmesssystem sorgt zudem für hohe Werkstückgenauigkeit. So erzielt die U5 Positioniergenauigkeiten von Tp max. = 10 µm im Raum und Wiederholgenauigkeiten in den einzelnen Achsen von bis zu 3 µm.
Auch in punkto Oberflächengüte überzeugt die Maschine. Dazu trägt unter anderem die High-End-CNC Sinumerik 840D sl mit dem Technologiepaket Sinumerik M-Dynamics und der Bewegungsführung Advanced Surface bei. Damit können die Programmierer einfach und übersichtlich das optimale Verhältnis zwischen Fertigungsgenauigkeit, Oberflächengüte und Bearbeitungsgeschwindigkeit einstellen.
Generell nennt Stadermann die Bedienbarkeit der Sinumerik-CNC vorbildlich: „Wir programmieren zwar die meisten Produkte an externen CAD/CAM-Systemen. Dennoch sind immer wieder mal Anpassungen oder Ergänzungen der Programme notwendig. Das geht mit der Benutzeroberfläche Shopmill von Siemens deutlich schneller als mit jeder anderen CNC, die ich kenne. Gleiches gilt für das Einrichten der Maschine.“
Nicht zuletzt aus diesem Grund haben die Thüringer mehrere Maschinen mit Sinumerik-CNC im Einsatz. Aus der einheitlichen Benutzeroberfläche ergibt sich ein weiterer Vorteil: Die Mitarbeiter können schichtübergreifend problemlos von einem Arbeitsplatz zum nächsten wechseln und finden sich immer sofort zurecht. Für den Feinwerkmechanikermeister Maik Sonntag ein echtes Plus. Denn letztlich trägt auch dieser Umstand dazu bei, „dass wir extrem flexibel arbeiten und stets schnell reagieren können.“ ■
Siemens AGwww.siemens.de/sinumerikAMB Halle 4 Stand C12
Spinner Werkzeugmaschinenfabrik GmbHwww.spinner.eu.comAMB Halle 3 Stand D52

Der Autor
Alois Penzkofer ist Senior Promoter, Sinumerik User Supporter bei Siemens in München.

Anpassungen
oder Ergänzungen der Programme gehen mit der Benutzeroberfläche Shopmill von Siemens deutlich schneller als mit jeder anderen CNC, die ich kenne. Gleiches gilt für das Einrichten der Maschine.“
Tino Stadermann, verantwortlicher Meister spanende Fertigung, Technik in Form
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