Wir können das µ!

Höchste Genauigkeitsanforderungen ihrer Kunden zu erfüllen, ist der Stolz der Christian Dunkel Werkzeugbau GmbH. Damit Produktivität und Kosten stimmen, setzt Gründer und Geschäftsführer Christian Dunkel auf moderne und effiziente Maschinentechnik. Rückgrat des Maschinenparks im neu aufgebauten Bereich Mikrofräsen sind zwei Bearbeitungszentren von Kern Microtechnik: Eine Kern Evo und eine der ersten Kern Micro, bei deren Entwicklung die Berliner als Pilotkunde selbst mitgewirkt haben.

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„Wir können das ‚µ‘!“ – wenn Christian Dunkel das sagt, übertreibt er nicht. Mit 43 Kollegen aus dem abgewickelten VEB Werk für Fernsehelektronik hat der Macher aus dem Spreewald 1991 sein Unternehmen gegründet. Mit der Übernahme von Werkzeugbaueinheiten und Mitarbeitern weiterer ehemaliger Berliner Großbetriebe kamen in den Neunzigern auch neue Geschäftsfelder dazu. Heute hat die Christian Dunkel Werkzeugbau GmbH 145 Mitarbeiter und residiert im Osten Berlins auf 4500 Quadratmetern im imposanten, zwischen 1915 und 1917 für die AEG erbauten Peter-Behrens-Bau. Von dort beliefert Dunkel die ersten Adressen von Automotive, Elektrotechnik, Sondermaschinen-, Kraftwerks- und Turbinenbau mit Vorrichtungen, Lehren, Formen, Stanz- und Folgeverbundwerkzeugen. Als Spezialist für die Bearbeitung anspruchsvoller Werkstoffe wie Titan, Titanlegierungen oder Nickelbasislegierungen ist die Christian Dunkel GmbH Werkzeugbau seit vielen Jahren gefragter Partner in Entwicklung und Produktion von führenden Unternehmen aus Medizin- und Mikrotechnik, Kraftwerksanlagen-, Luft- und Raumfahrttechnologie. Wo Mikrobearbeitung und Präzisionsteile gefragt sind, wo anspruchsvoll zu zerspanende Werkstoffe hartgefräst werden müssen, hat Dunkel die richtige Antwort parat.

Einstieg ins Mikrofräsen mit Kern

Die breit ausdifferenzierte mechanische Fertigung, deren Maschinenliste mehrere Seiten füllt, stellt über 95 Prozent der benötigten Teile im eigenen Haus her und ist mit 40 Prozent ihrer Kapazität darüber hinaus in der Lohnfertigung tätig. Rund 13 Millionen Teile pro Jahr entstehen so auf zwei Etagen eines Denkmals der Industriearchitektur. „Als ich neu anfangen musste, habe ich geschaut: Was will der Markt? Und habe mir gesagt: Das kann ich!“ Dieser Devise ist Christian Dunkel treu geblieben. Als sich über die enge Kooperation mit einer namhaften Berliner Hochschuleinrichtung die ersten Aufträge für die Bearbeitung von Sonderwerkstoffen wie Silizium und Beryllium für die besonderen Anforderungen der Medizintechnik ergaben, stieg Dunkel kurz entschlossen ins Mikrofräsen ein und schickte einen interessierten Mitarbeiter ins oberbayerische Eschenlohe zu Kern Microtechnik.

Christian Woythe, Maschinenbediener im Bereich Mikrofräsen bei Dunkel, war sofort überzeugt: „Die Kern-Leute kennen sich aus, weil sie eine eigene Fertigung haben; man sieht, wie man mit den Maschinen arbeiten kann, und hat kompetente Ansprechpartner.“ Positiv findet der Frässpezialist, dass Kern Microtechnik gerade kein Großkonzern mit vielen Ein-Komponenten-Spezialisten ist, bei dem man oft jedes Mal mit einem anderen Servicetechniker zu tun hat; „jeder weiß bei allem Bescheid“, es entsteht schnell ein persönliches Vertrauensverhältnis.

Statt mit großen Werkzeugen auf einmal mit 0,1- oder 0,05-mm-Bohrern zu arbeiten, war für Christian Woythe schon eine Umstellung; die kameragestützte Schulung bei Kern und der enge Erfahrungsaustausch mit den Anwendungstechnikern hat ihm viel wertvolles Knowhow z. B. für den Umgang mit Kleinstwerkzeugen oder die Wahl der richtigen Drehzahl vermittelt. So vorbereitet gelang der Einstieg ins Mikrofräsen reibungslos – „wir konnten sofort loslegen“.

Die ideale Maschine für die Medizintechnik

Mit der Kern Micro hat Christian Woythes Team die passende Maschine für sein Anforderungsprofil gefunden. Als Pilotkunde hatte die Dunkel-Mannschaft ständigen engen Kontakt zu den Konstrukteuren: „Die Zusammenarbeit war von Anfang an hervorragend, wir standen niemals auf verlorenem Posten.“ Die kompakte Bauweise macht die Inbetriebnahme einfach: Alle Nebenaggregate sind in die Maschine integriert, die mit 4,5 m² Grundfläche auskommt. Muss sie im umfangreichen Dunkel-Maschinenpark einmal umgesetzt werden, reicht dafür ein Stapler oder Kran. Sowie die fünf Außenanschlüsse – zwei für Kühlwasser sowie je einer für Druckluft, Energie und Daten – wieder aktiviert sind, ist die Kern Micro ohne umfangreiche Neuausrichtung oder Kalibrierung wieder arbeitsfähig.

Aufträge für Prototypen und Mikroteile in Kleinserien kommen aus der Luft- und Raumfahrttechnik, aus Grundlagenforschung und Entwicklungsunterstützung. Zukunftsmarkt mit Perspektive ist für Dunkel vor allem die Medizintechnik. Medizinische Präzisionsteile machen ein Großteil des Arbeitsvolumens aus – „ein gutes Gefühl, den Menschen zu dienen und Leben zu retten“, meint Christian Woythe.

Fehlerfrei im Mehrschicht-Dauerbetrieb

„Hier wird gerade eine hochfiligrane Komponente für ein Titan-Teil zur Langzeitverwendung im menschlichen Körper gefertigt“, erläutert der Maschinenbediener den laufenden Bearbeitungsvorgang. Der langfristige Auftrag wird inzwischen in Hunderter-Losgrößen abgewickelt. Für ein Teil braucht die Maschine rund zwei Stunden und 40 Minuten; mit automatischem Werkzeug- und Werkstückwechsel läuft die Kern Micro dabei fehlerfrei bis zu zwei Wochen am Stück – nicht zuletzt dank des in die Steuerung integrierten intelligenten Kollisionsschutzes.

Hochproduktiv ist die Maschine auch durch die einfache und ergonomische Bedienung. Das Kern-typische „Werkzeugkabinett“ hat bis zu 209 Werkzeugplätze; auf den patentierten Schnellwechselplatten können Werkzeugsätze für unterschiedliche Aufgaben extern vorgerüstet und rasch im Kabinett eingesetzt werden. Das reduziert unproduktive Maschinenstillstände auf ein Minimum.

Bei Dunkel weiß man, dass erst im Mehrschichtbetrieb mit mannlosen Nacht- und Wochenendschichten Produktivitätspotenziale voll ausgeschöpft werden, um gutes Geld zu verdienen. Deshalb fiel die Entscheidung, nach und nach den Maschinenpark mit Robotern für den Werkstückwechsel zu automatisieren. Hierfür wurde ein Elektrodenwechsler zum Werkstückpalettiersystem umgebaut und an die Kern Maschine angeschlossen. Unkompliziert war das an der Kern Micro zu bewerkstelligen: Im Maschinenkonzept ist bereits eine Standard-Schnittstelle an der linken Maschinenseite enthalten, an der alle gängigen Automatisierungen für den Werkstückwechsel angeschlossen werden können.

Präzision dank Temperaturkonstanz

Teile aus dem medizinischen Bereich stellen besondere Ansprüche an hochgenaue Bearbeitungsverfahren und hohe Oberflächengüte. Schließlich sollen sie, einmal eingesetzt, jahrelang im Körper des Patienten halten und ohne Störung funktionieren. Auch außerhalb der Medizintechnik ist Hochpräzision immer öfter gefragt, etwa für feinste Stempel oder Biegekonturen. Hochgenaue Laser und eine hochfein abgestimmte Spindel liefern exakte Ergebnisse: „Die Maschine regelt sehr fein, auch zum Beispiel bei der Bearbeitung von Ecken, da gibt es kein Ruckeln und kein Wegbrechen“, hat Christian Woythe beobachtet.

Das kompakte Fünf-Achs-Maschinenkonzept verbindet steif konstruierte und direkt angetriebene Linearachsen mit einem stabil gelagerten Arbeitstisch, der die Dreh- und Schwenkachsen ausführt und mit einem maximalen Schwenkwinkel von 280° außerordentlich flexibel ist. Auch komplexe Aufträge können so in einem Durchgang ohne zeitintensive Umrüstvorgänge abgearbeitet werden. Die Maßabweichungen liegen dank der stabilen Konstruktion im Mikrometerbereich, bestätigt Woythe. Die Teile kommen „wie poliert“ aus der Maschine, Nachbearbeitungsschritte, die unerwünschte Abweichungen verursachen könnten, sind kaum noch nötig.

Ein zentraler Faktor für höchste Positionier- und Wiederholgenauigkeit ist die Temperaturkonstanz, die die Kern Micro vor anderen Maschinen auszeichnet. Das integrierte Temperaturmanagement hält alle Maschinenkomponenten, die Wärme erzeugen oder führen – Schaltschrank, Hauptspindel, Torqueantriebe, Linearachsen, Kühlschmiermittel – konstant auf einer Temperatur von 20 °C. Gerade bei Bearbeitungen, die über mehrere Stunden laufen können, macht das den entscheidenden Unterschied, um selbst minimalste Abweichungen auszuschließen. Woythe erläutert das am Beispiel einer Wolfram-Kupfer-Senkelektrode für einen Kontaktstecker: Die zwanzig kleinen Dornen der Elektrode müssen exakt dieselbe Höhe haben – ohne die hohe Temperaturstabilität der Kern Micro „bekommen wir das nicht hin“. Weiterer Vorteil: Weil die Spindeln so genau und temperaturkonstant laufen, ist auch die Standzeit der Werkzeuge sehr hoch – „das hat mich selbst überrascht“, bekennt Christian Woythe.

„Die genaueste Maschine im Haus“

Anfangs sei es nicht einfach gewesen, den Verschleißgrad der Mikrowerkzeuge korrekt zu beurteilen. Gelöst wurde das Problem mit dem Inspektionssystem µ-View von Kern. Schnell eingespannt, mit bis zu 450-facher Vergrößerung kontrolliert und mit hinterlegten Vergleichsmasken verglichen, können die Werkzeuge im laufenden Betrieb unkompliziert überprüft werden. So kann der Maschinenbediener fehlerhafte Werkzeuge rechtzeitig aussortieren und zugleich vermeiden, dass einwandfreie Mikrowerkzeuge „nach Gefühl“ zu früh entsorgt werden – „das spart Kosten und steigert die Prozesssicherheit“, sagt Woythe.

Messen und Qualitätskontrolle werden im Hause Dunkel groß geschrieben. Qualitätssicherung nach DIN ISO 9001 ist für alle Prozesse selbstverständlich. Für die hohen Dokumentationsanforderungen im Bereich Medizintechnik wurde eigens eine Zeiss-Messmaschine angeschafft. Klemens Brettschneider ist Herr über die Abteilung Messtechnik und Qualitätssicherung, in deren vollklimatisiertem Messraum mit modernsten optischen und taktilen Verfahren die Einhaltung der strengen Genauigkeitsvorgaben der Dunkel-Kunden überprüft wird. Klemens Brettschneider bestätigt: „Die Kern Micro ist das genaueste, was wir im Haus haben.“

Mit Kern auf Wachstumskurs

Mit diesen Voraussetzungen ist der Bereich Mikrofräsen bei Dunkel klar auf Wachstumskurs. „Anfangs habe ich die Kern-Maschinen alleine bedient, inzwischen sind wir schon zu viert“, erinnert sich Woythe. Steigende Auftragszahlen schaffen neue Arbeitsplätze; junge Facharbeiter können gleich in eine Zukunftsbranche einsteigen, in die sie schon als Auszubildende Einblick erhalten haben. Durch die zukunftsorientierte Zusammenarbeit mit Kern Microtechnik hat Dunkel ein florierendes neues Standbein aufgebaut. Zwei Partner, die „das ‚µ‘ können“, haben zusammengefunden.

Christian Dunkel GmbH www.werkzeugbau-dunkel.de

Kern Microtechnic www.kern-microtechnic.com

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