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Bereit für die Zukunft

Arburg setzt auf großes Dreh-Fräszentrum von Weingärtner
Bereit für die Zukunft

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International tätige Hersteller von Spritzgießmaschinen müssen flexibel und gleichzeitig effizient fertigen. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Eigenschaften von Kunststoffen spielen beim Spritzgießverfahren die Aufbereitung und Verarbeitung des Materials – und damit die Plastifiziereinheit der Spritzgießmaschine – eine zentrale Rolle. Das stellt nicht nur die Konstruktions- und Entwicklungsabteilungen vor Herausforderungen, sondern hat auch einen großen Einfluss auf die Produktion. Bei der Arburg GmbH + Co KG hat man sich beispielsweise dazu entschlossen, bei der Schneckenherstellung die bisherige Technologie – das Wirbeln – zugunsten eines flexibleren Verfahrens abzulösen. Als Ideallösung entpuppte sich dabei ein spezifisch aufgerüstetes Dreh-/Fräszentrum des österreichischen Spezialisten Weingärtner.

Autor: Helmut Angeli

Für Nachtschwärmer im Raum Loßburg bot sich in einer Winternacht Ende Februar 2018 ein bemerkenswertes Schauspiel. Eine Polizeieskorte lotste einen Schwertransporter vorbei an abmontierten Verkehrsschildern von der Autobahnanschlussstelle Rottenburg der A 81 bis nach Loßburg zum Werksgelände der Arburg GmbH + Co KG. ,An Bord‘ die Hauptkomponente, sprich das Maschinenbett, eines neuen Bearbeitungszentrums. Mit einem Gewicht von rund 45t und einer Länge von mehr als 20 m ein wahrlich nicht alltäglicher Anblick. Rechnet man noch die zwei zusätzlich nötigen Sondertransporte für die restlichen Anlagenteile dazu, eine tatsächlich imponierende Erscheinung.

Bleibt die Frage, wer baut und liefert derartige Großmaschinen. Die Antwort: natürlich Weingärtner.

Problemlöser der Extraklasse

Der österreichische Großmaschinenspezialist gilt inzwischen gerade bei Herstellern von Spritzgussmaschinen als Problemlöser der Extraklasse. Das ist zum einen der Maschinenkonzeption zu verdanken, aber auch und vor allem dem spezifisch für die Schneckenfertigung entwickelten Softwarepaket weinCAD. Diese Kombination hat sich in vielen Bedarfsfällen weltweit als ein überlegenes Gesamtpaket in Sachen wirtschaftlicher Komplettbearbeitung von Extrusions- und Spritzgussschnecken durchgesetzt. Kein Wunder also, dass man auch bei Arburg die Lösungskompetenz des Kirchhamer Familienunternehmens aufmerksam beobachtete und bei der Neuausrichtung der Schneckenfertigung Kontakt aufnahm. Bis dahin wurden in Loßburg die benötigten Schnecken auf speziellen Wirbelmaschinen hergestellt, aber die Verantwortlichen bei Arburg haben sich entschieden, künftig auf die flexiblere Frästechnologie zu setzen. Davon später mehr, zuerst einmal ein Blick auf das Unternehmen Arburg.

Den Grundstein für den Erfolg legte Arthur Hehl, der 1923 in Loßburg einen Handwerksbetrieb für medizinische Geräte gründete. Dessen Söhne Karl und Eugen Hehl entwickelten 1954 für den Eigenbedarf die erste Arburg-Spritzgießmaschine, die optimiert wurde und 1956 in Serie ging. Eine erfolgsversprechende Kombination, denn während Karl sich als genialer Techniker um Produktentwicklung und Produktion kümmerte, baute Eugen als Kaufmann eine hervorragende Vertriebsmannschaft auf und setzte konsequent auf Internationalisierung. Heute gehört Arburg weltweit zu den führenden Maschinenherstellern für die Kunststoffverarbeitung. Das Portfolio umfasst hydraulische, hybride und elektrische Spritzgießmaschinen mit Schließkräften zwischen 125 und 6500 kN, das industrielle additive Fertigungssystem freeformer, Robot-Systeme, kunden- und branchenspezifische Turnkey-Lösungen und weitere Peripherie.

Produktion ausschließlich
im deutschen Stammwerk

Produziert wird – und damit nehmen die Loßburger eine absolute Sonderstellung im Konzert der international tätigen Hersteller ein – ausschließlich im deutschen Stammwerk, das rund 180 000 m2 Nutzfläche umfasst. Der Eigenfertigungsanteil liegt bei rund 60 %. Bemerkenswert dabei, dass auch die gesamte Maschinensteuerung – sowohl die Hard-, als auch die Software – im eigenen Hause entwickelt und gebaut wird. Der Exportanteil liegt bei 70 %, der konsolidierte Umsatz (2019) bei rund 738 Millionen Euro. Weltweit beschäftigt Arburg derzeit um die 3200 Mitarbeiter, davon 2650 – inklusive der rund 200 Auszubildenden – in Deutschland.

Trotz der relativ hohen Stückzahlen wird oft auch in Losgröße eins gefertigt, da die Spritzgießmaschinen modular aufgebaut sind und nach konkreten Kundenanforderungen konfiguriert werden. Und natürlich soll alles möglichst schnell lieferfertig sein, denn in der kunststoffverarbeitenden Industrie wird in aller Regel erst dann in zusätzliche Kapazitäten, sprich Spritzgießmaschinen, investiert, wenn dahinter ein konkreter Auftrag steht, der diese Kapazitäten auch auslastet. Und wenn er den Auftrag hat, dann kann und will er nicht Monate um Monate auf die Maschine warten. Für Arburg heißt das, es werden keine Maschinen auf Lager produziert, sondern die Produktion wird erst mit der Bestellung angeschoben. Eine durchaus anspruchsvolle Aufgabenstellung, auch und vor allem für die spanende Fertigung.

Produktion startet erst mit der Bestellung

Dazu Dipl.-Ing. Stefan Holzer, Gruppenleiter Produktionsplanung und Prozessoptimierung: „Es gehört schon seit Jahrzehnten zur Arburg-DNA, möglichst alle Komponenten fertig bearbeitet von der Maschine zu bekommen. Komplettbearbeitung ist dabei logischerweise das Maß aller Dinge. Bei der kubischen Bearbeitung und in weiten Bereichen bei den rotationssymmetrischen Werkstücken wie Kolbenstangen, Zylinderrohren oder Plastifizierzylindern haben wir diese Forderung realisiert. Schwieriger war dies bei der Herstellung von Schnecken, weil wir hier weitgehend spezielle Wirbelmaschinen im Einsatz hatten.“ Wobei, wie Stefan Holzer weiter ausführt, die Wirbeltechnologie einen grundsätzlichen Nachteil mit sich bringt: „Das Wirbeln ist ganz klar eine Nischentechnologie. Es gibt nur sehr wenige Hersteller von Wirbelplatten und das führt zwangsläufig dazu, dass in diesem Bereich die Innovationsgeschwindigkeit, zum Beispiel im Vergleich zu den Herstellern von Fräswerkzeugen deutlich langsamer ist.“

Da aber gleichzeitig die Anforderungen an die Förderschnecken ständig steigen, ein echter Nachteil. Stefan Holzer: „Auf unseren Maschinen werden in aller Regel hochtechnische Kunststoffe verarbeitet, die mit unterschiedlichen Füllmaterialien wie beispielsweise Glasfasern angereichert sind. Das Ergebnis sind immer neue Materialien, die alle enorme Anforderungen an die Plastifizierschnecken stellen. Gleichzeitig werden die Geometrien immer komplizierter, die Werkstoffe immer schwieriger zu zerspanen. Die Extruderrohlinge sind häufig gepanzert, beschichtet oder mit Stelliten besetzt.

Mit anderen Worten: Alles was einen Werkstoff hochabrasiv und hochkorrosionsfest macht, erschwert die Bearbeitung dieses Werkstoffes.“ Lange Rede, kurzer Sinn – bei Arburg waren sich die Verantwortlichen schon vor Jahren darüber einig, dass die Zukunftstechnologie bei der Schneckenbearbeitung nur Fräsen heißen konnte. Vor allem auch deshalb, weil sich dadurch die Flexibilität der Fertigung deutlich erhöhen ließ. Stefan Holzer umschreibt das so: „Beim Einsatz einer Nischentechnologie sind wir in die ganze Technologieentwicklung, Beispiel Wirbelaggregate, stark involviert, beim Fräsen steht uns hier ein breites Feld von potenziellen Werkzeuganbietern zur Seite.“

Pflichtenheft mit vielen Neuerungen

Also suchte man nach einem Maschinenhersteller, der in der Lage war, das umfangreiche (und mit vielen Neuerungen versehene) Pflichtenheft umzusetzen. Schnell schied sich dabei die Spreu vom Weizen und von den wenigen Verbliebenen schälte sich mit Weingärtner sehr bald der geeignetste Lieferant heraus. Warum? Dazu noch einmal Stefan Holzer: „Wir haben uns sehr schnell von der hohen technischen Kompetenz bezüglich der Mechanik von Weingärtner überzeugen können. Neben den ganzen maschinenbautechnischen Pluspunkten hat uns dabei vor allem das integrierte Programmiertool absolut überzeugt. Damit können wir die unterschiedlichsten Konturen der Plastifizierschnecken mit nur wenigen Werkzeugen abdecken und müssen so werkzeugseitig nicht einen größeren Aufwand betreiben.“

Klaus Geissler, Vertriebsleiter der Weingärtner Maschinenbau GmbH, erklärt: „Mit unserem selbst entwickelten Softwarepaket weinCAD lassen sich alle bekannten Schneckengeometrien programmieren, auch Schnecken bei denen ein zweiter Schneckengang mit Barrieresteg die Schmelze vom Restgranulat trennt. Bis heute ist kein noch so modernes CAD/CAM-System auf dem Markt, das Vergleichbares leistet. Neben der verfahrenstechnischen Entwicklung über die Geometrieauslegung bis hin zum automatisch generierten Programm für die Steuerung beherrscht weinCAD auch die 3D-Simulation aller Bearbeitungsverfahren.“

Maschine bietet hohe Zukunftssicherheit

Vor allem aber kommt mit der Pick-up 400 auch eine ganze Menge Zukunftssicherheit in die Arburg-Fertigung. Noch einmal Stefan Holzer: „Arburg kommt aus dem Bereich der kleineren Spritzgießmaschinen, aber unsere Kunden haben uns immer wieder dazu gedrängt, auch größere Systeme zu liefern. Das bedeutet aber auch, dass unsere Produktionsmittel im gleichen Maß mitwachsen müssen. Mit der Weingärtner-Maschine können wir einen wesentlich umfangreicheren Bereich hinsichtlich der Schneckenabmessungen bearbeiten. Für uns ist der Einsatz dieses Dreh-/Fräszentrums von Weingärtner auch ein gutes Stück Zukunftssicherheit. Wir können damit in einen größeren Durchmesser- und Längenbereich vorstoßen, gleichzeitig können wir unsere Fertigungsverfahren an die erweiterten Möglichkeiten moderner Maschinen anpassen. Wobei wir die mechanischen Eigenschaften der Pick-up noch bei weitem nicht ausschöpfen, wir haben hier mehr als genug Reserven.“

Derzeit gibt es noch ein breites Produktspektrum, das weiterhin über die Wirbeltechnologie abgedeckt wird. „Wir haben Hunderte unterschiedliche Plastifizierschnecken und sind derzeit immer noch damit beschäftigt für einige davon Programme für die Fräsbearbeitung zu erstellen. So gesehen befinden wir uns immer noch in der Anlaufphase“, erläutert der Gruppenleiter und ist sich trotzdem mehr als sicher, dass die Maschine mit all den gemeinsam entwickelten Features für Arburg schon jetzt ein klarer Wettbewerbsvorteil ist.

Bearbeitung von Schnecken bis 6 m Länge

Zur Maschine. Das Weingärtner Dreh-/Fräszentrum der Baureihe Pick-up 400 ist speziell für die vollautomatische Fertigung von Schnecken für Spritzgussautomaten konzipiert. Auf ihr können Schnecken bis zu einem maximalen Durchmesser von 160 mm und einer Länge von 6000 mm (bei Arburg bis 4700 mm) bei einem maximalen Werkstückgewicht von 1200 kg bearbeitet werden. Dafür steht ein Fräsaggregat mit 45 kW und 275 Nm bei 1560 min-1 zur Verfügung. Als maximale Drehzahl wird 14 000 min-1 angegeben, wobei all diese Werte bei 100 % Einschaltdauer, sprich kontinuierlichem S1 Betrieb gelten.

Neben diesen durchaus beeindruckenden Leistungsdaten bietet die Pick-up 400 noch einige spezifische Feinheiten. So stehen zwei unabhängige Bearbeitungszellen zur Verfügung, sodass sich zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeiten lassen. Vor allem aber ist eine komplette Automation vorgeschaltet, sodass die Anlage mannarm gefahren werden kann.

Das Konzept der gesamten Anlage entwickelte sich auf Basis eines detaillierten Pflichtenheftes in einer ganzen Reihe von gemeinsamen Meetings der Projektteams von Arburg und Weingärtner. Federführend bei der Erstellung des Pflichtenheftes war Stefan Holzer, der hier auf die Unterstützung der Arburg-Spezialisten aus Programmierabteilung, Werkzeug- und Elektrotechnik zurückgreifen konnte. Auf der anderen Seite floss die ganze Erfahrung der Weingärtner-Mannschaft mit ein.

Hohe technische Kompetenz der Mannschaft

Klaus Geissler: „In die neue Pick-up-Baureihe sind nicht nur die Stärken der Pick-up-classic Baureihe wie beispielsweise das Spannkonzept mit Prismenbackenlünetten eingeflossen, sondern auch leistungsverstärkende Elemente aus unseren mpmc-Dreh-/Fräszentren.“ Wie sehr diese Lösung überzeugt, lässt sich nicht zuletzt anhand von Folgeinvestitionen ablesen. Derzeit wird in Loßburg eine mpmc 400 aufgebaut und zudem steht eine CNC-Bandpoliermaschine mit 3-fach Schleifkopf kurz vor Auslieferung. Dazu noch einmal Stefan Holzer: „Mit dem Weingärtner-Team haben wir ausschließlich gute Erfahrungen gesammelt, wir haben immer eine tiefe Bereitschaft gespürt unsere Vorstellungen in ein Maschinenkonzept umzusetzen. So wurde beispielsweise als Novum für Weingärtner ein Werkzeugschnittkraftsystem integriert. Vor allem aber hat uns die hohe technische Kompetenz der Mannschaft dort überzeugt und wir können heute sagen, dass sich unser damaliger Eindruck durch unsere Erfahrungen mit der Pick-up 400 absolut bestätigt hat.“

Arburg GmbH + Co KG
www.arburg.com

Weingärtner Maschinenbau GmbH
www.weingartner.com

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