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Nur Diamant hält dem Sand stand

System für die Schruppzerspanung von Superlegierungen überzeugt Modell- und Formenbauer
Nur Diamant hält dem Sand stand

Vom klassischen Gießereimodellbauer zum Technologie-Unternehmen, das sich etwa ab 1965 auf die Konstruktion und Herstellung von Rotationsgießformen für Kunststoffteile spezialisierte – die Entwicklung der knapp 90 Jahre bestehenden Maus Modell- und Formenbau GmbH ist eine echte Erfolgsgeschichte. Heute setzen die Karlsruher zur produktiven Schrupp- und Finish-Bearbeitung von Formblöcken aus Spezialsand auf PKD-Fräswerkzeuge von Iscar.

Die Rotationsgießformen werden wahlweise im Kelch-Gießverfahren oder auch im Fast-Cast Prozess hergestellt, wobei es sich beides Mal immer um Formen aus Aluminiumguss handelt. Der Unterschied besteht darin, dass für die Herstellung einer Rotationsform im Kelch-Prozess zunächst ein Positivmodell benötigt wird, von dem aus dann über diverse mehr oder weniger aufwändige Prozessschritte die Realisierung einer Rotationsgießform aus Aluminiumguss erfolgt, während sich dies beim Fast-Cast-Prozess deutlich einfacher darstellt. Am Ende kommt es jedoch immer auf die jeweiligen technischen Anforderungen an das Endprodukt bzw. das Werkzeug an. Die Gussqualität der im Fast-Cast-Prozess hergestellten Werkzeuge steht denen nach dem Kelch-Prozess gefertigten Werkzeugen eigentlich in nichts nach, der Kelch-Prozess punktet jedoch mit einer höheren Maßhaltigkeit.

Dazu sagt Mathias Maus, Geschäftsführer der Maus Modell- und Formenbau GmbH: „Der Kelch-Prozess bietet Vorteile wie zum Beispiel gleichmäßig dünne sowie materialsparende Formwand-Stärken, Abformbarkeit von komplexen und strukturierten Oberflächen, zum Beispiel Baumrinde, mit starken Hinterschneidungen und möglichem Verzicht auf Entformschrägen. Der Fast-Cast-Prozess eignet sich für technische Teile aus Kunststoff mit glatten Oberflächen und beinhaltet deutlich weniger und einfachere Prozessschritte, wodurch die Rotationsgießformen schneller und auch günstiger anzufertigen sind.“ Damit ist der mittlerweile 65 Mitarbeiter starke Betrieb in der Lage, den Kunden die jeweils passende Lösung anzubieten; woraus sich für den technologieorientierten Mittelständler eine am Weltmarkt führende Position ergibt.
Formsand rationell bearbeiten
Da es sich bei den Rotationsgießformen für zumeist mittel- bis großformatige, ein- oder mehrteilige Produkte aus Kunststoffen um entsprechend große, also zeitaufwändig herzustellende Werkzeuge bzw. Formen handelt, benötigen die Mitarbeiter von Maus zum einen entsprechend großes Maschinen- und Messtechnik-Equipment, zum anderen aber auch ein breites Spektrum an leistungsfähigen Zerspanungswerkzeugen. Bezüglich des vorhandenen Angebots an Bohr- und Fräswerkzeugen zur Bearbeitung der für die Fertigung von Rotationsgießformen traditionell verwendeten Werkstoffe Aluminium, Stahl und Messing, greift Maus bei Bedarf auf diverse Hersteller und Anbieter zurück. Geht es aber um die effizient-produktive und zugleich in jeder Hinsicht wirtschaftliche Bearbeitung von Formen aus Spezialsand für den Fast-Cast-Prozess, bleibt so manches Werkzeug nach (zu) kurzer Produktionszeit buchstäblich auf der Strecke.
Bernd Conzelmann, bei Maus Modell- und Formenbau zuständig für die Konstruktion/CAD-CAM sowie für die Werkzeugbeschaffung, führt dazu aus: „Wir verwenden einen selbst entwickelten Spezialsand, der sich vom Gießerei-Sandmaterial unter anderem dadurch unterscheidet, dass der Binder im Verhältnis zum Sand höher eingestellt ist. Im Klartext – der Sand hält ohne Formkasten zusammen und kann rundum formgenau bearbeitet werden. Nach gut zehn Jahren Erfahrung im Fräsen von Sand wissen wir, dass Werkzeuge aus Vollhartmetall keine Chance haben, bei PKD-Werkzeugen sieht dies anders aus. Es geht hier nicht um Späne machen, sondern darum, große Mengen abzuschaben. Der Verschleiß ist durch den aggressiv abrasiven Sand sehr hoch, so dass wir aufgrund des Nachschleifens und Austauschens der ausgewaschenen Träger hohe Werkzeugkosten haben, infolge der Wechselvorgänge ziemlicher Handlingaufwand entsteht, und öfters Maschinenstillstand zu verzeichnen ist.“
Standardisierte Halter und PKD-Wechselschneidplatten
Daraus entstand die Forderung an die Werkzeughersteller und -anbieter, wirtschaftliche Lösungen zu kreieren, um sowohl schneller und produktiver arbeiten zu können, als auch die hohen Schärf- und Servicekosten zu reduzieren. Zudem galt die Erwartung, anstelle von PKD-Sonderwerkzeugen mit gelöteten PKD-Schneiden auf Sonderträgern eventuell Standard-Halter mit PKD-Wechselschneidplatten zu verwenden, und auch insgesamt die Werkzeug- und Handlingkosten spürbar zu minimieren. Ein Werkzeuglieferant, mit dem Maus seit Jahren eng zusammenarbeitet, ist der Iscar-Handelspartner Willi Kraus Zerspanungstechnik in Königsbach-Stein. Deren Mitarbeiter für Technik und Verkauf im Außendienst, Florian Weiß, nahm sich zusammen mit Conzelmann und Kollegen der Problematik an und holte zur Unterstützung die Anwendungs-Spezialisten der Iscar Germany GmbH aus Ettlingen ins Boot.
Bereits erste Arbeiten mit einem PKD-Kugelfräser brachten enorme Erfolge, nämlich eine Standzeiterhöhung von 20 bis 30 auf 200 bis 300 Stunden. Doch die Kosten für die durch Auswaschungen zu schnell verschleißenden Werkzeugträger und das Nachschleifen, das wiederum Korrekturen des NC-Programms nach sich zog, waren immer noch deutlich zu hoch. Die optimale Lösung schließlich brachte der Wechsel vom PKD-Kugelfräser mit gelöteten PKD-Einsätzen zu einem 90°-Fräswerkzeug, basierend auf der weichschneidend ausgelegten Shred-Line-Familie mit Standard-Werkzeughalter und Wendeplattensystem.
Marco Reiß, Produktmanager Fräsen bei Iscar, zum PKD-Fräswerkzeug P290 Millshred: „Das Frässystem mit seiner segmentierten Schneide wurde ursprünglich für die Schruppzerspanung von Titan und Superlegierungen konzipiert. In diesem speziellen Fall benötigten wir zum Auflöten des PKD-Tips eine lange Schneide (18 mm), welche axial leicht positiv eingebettet ist und über einen gleichmäßigen und geringen Drallwinkel verfügt. Die dicke und stabile Wendeschneidplatte sowie die formschlüssige Platteneinbettung waren also von Beginn an prädestiniert für dieses Projekt.“
Starke Performance und mehr Prozesssicherheit
Das Ergebnis beim Schruppen und Finishbearbeiten spricht für sich. Der Millshred-PKD-Fräser P290 plus PKD-Wendeschneidplatten erfüllte nicht nur alle Forderungen seitens der Firma Maus; durch drastisch höhere Schnittdaten konnte auch die Bearbeitungszeit gegenüber dem im Vergleich zum VHM-Fräser schon erheblich besseren PKD-Kugelfräser um satte 70 % reduziert werden. Das bedeutet eine Verkürzung von ehemals sieben Stunden auf nunmehr 45 Minuten. Im Vergleich zum VHM-Fräser mit etwa 3 x 20 Stunden (durch 2 x Nachschleifen) Gesamtstandzeit, und dem PKD-Kugelfräser mit 200 bis 300 Stunden Standzeit, bewegen sich die Standzeiten beim PKD-Fräswerkzeug aktuell bei 200 Stunden für die Wendeschneidplatten und bei 100 Stunden für die Werkzeughalter, wobei hier nach Lage der Dinge 500 bis 600 Stunden noch erreicht werden. Mit dem Fräser, dessen PKD-Wendeschneidplatten im Übrigen lediglich einen aufgelöteten PKD-Tip aufweisen, wird nun sowohl die Schrupp- als auch die Finishbearbeitung von Planflächen und Schultern durchgeführt, wogegen der PKD-Kugelfräser mit den aufgelöteten PKD-Schneideinsätzen noch zum eventuellen Nachfräsen verwendet wird.
Abschließend meint Conzelmann: „Wir haben mit dem PKD-Fräswerkzeugsystem Millshred nicht nur enorme Produktivitäts- und Effizienz- sowie Wirtschaftlichkeitsfortschritte gemacht, sondern auch an Prozesssicherheit gewonnen. Das ist für uns sehr wichtig, denn in der Praxis muss beim Bearbeiten großer Sandformen jeder Schuss sitzen, da wir sonst die Zeit verlieren, die wir aber für unsere Kunden und natürlich auch für unsere Wettbewerbsfähigkeit gerade mit dem Fast-Cast-Prozess herausholen. Die Verwendung von standardisierten Werkzeughaltern und PKD-Wechselschneidplatten bedeutet für uns schließlich auch eine hohe Werkzeugverfügbarkeit, so dass wir nun in jeder Hinsicht auf der sicheren Seite sind.“
Maus GmbH Modell- und Formenbau www.maus-gmbh.de
Iscar Germany GmbH www.iscar.de
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