Prof. Dr.-Ing. Frank Barthelmä, Leiter GFE, über die Trends auf der AMB „Werkzeuganwender fordern Rundum-sorglos-Paket“

Prof. Dr.-Ing. Frank Barthelmä, Leiter GFE, über die Trends auf der AMB

„Werkzeuganwender fordern Rundum-sorglos-Paket“

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Die GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. – ist eine Forschungsvereinigung mit dem Schwerpunkt Werkzeuge/Zerspantechnik. Der GFE-Leiter Prof. Dr.-Ing. Barthelmä sieht in den Bereichen Schneidkantengestaltung und Beschichtungen, neben der Multifunktionalität der Werkzeuge, die Schwerpunkte neuer Produkte auf der AMB.

mav: Herr Professor Barthelmä, wie lauten aktuell die zentralen Herausforderungen an die Hersteller von Präzisionswerkzeugen?

Barthelmä: Zunehmend sind die Werkzeuganbieter als Technologieentwickler gefordert, das heißt, der Anwender erwartet von ihnen eine Art „Rundum-sorglos-Paket“. Es geht um eine Lösung, die alle mit dem Werkzeug im Zusammenhang stehenden technologischen Aspekte einschließt. Dabei wird ein fertigungstechnisches Gesamtkonzept gefordert, welches oftmals weit über die eigentlichen Kernkompetenzen, insbesondere von kleinen und mittleren Unternehmen, hinausgeht. Nicht nur kleinere Werkzeughersteller sollten und müssen verstärkt Kooperationen eingehen, um den gewachsenen Ansprüchen der Anwender gerecht zu werden – mit Partnern aus anderen Branchen, aber auch mit Mitbewerbern. Dabei spielen auch begleitende Dienstleistungen wie Schulungen oder Beratungen vor Ort eine wichtige Rolle.
Der Werkzeughersteller der Zukunft wird zunehmend ein Technologiemanager mit Kernkompetenz im Bereich Werkzeuge, speziell auch für Schneidstoffe, Geometrien und Beschichtungen sein. Darüber hinaus sind auf der Kostenseite Probleme zu meistern, insbesondere bei der Versorgung mit Rohstoffen für die Herstellung der Werkzeuge. Beim Hartmetall hat das letzte Jahrzehnt gezeigt, welche enormen Preisschwankungen am Weltmarkt auftreten können. Die geographische Verteilung der entsprechenden Lagerstätten lässt ebenfalls die Sorge über eine stetige und bezahlbare Versorgung mit diesen Rohstoffen aufkommen. Mittelfristig ist daher die Frage nach alternativen Schneidstoffen von großem Interesse, beispielsweise keramischen Schneidstoffen.
mav: Wie sieht der optimale Zerspanungsprozess aus? Welche Rolle spielen hierbei „intelligente Werkzeugkonzepte“?
Barthelmä: Begriffe wie „optimal“ und „intelligent“ sind besser im Marketing aufgehoben. Aber im Allgemeinen geht es um Werkzeuge und Prozesse, die durch neue oder unkonventionelle Lösungsansätze eine deutliche technische oder ökonomische Verbesserung darstellen. Ein Beispiel: Bei der Bearbeitung von Großbauteilen müssen größere Bohrungen nach der Herstellung oft rückseitig mit einer Senkung versehen werden. Bislang musste entweder das Bauteil gedreht oder mit einem Werkzeughalter in die Bohrung eingefahren werden, um anschließend die erforderlichen Komponenten für den Senkprozess manuell am Werkzeughalter anzubringen – beides sehr kosten- und zeitintensiv. Wir haben deshalb ein Werkzeug mit eingeschwenkten Schneiden entwickelt, das in die Bohrung einfahren kann. Dahinter werden die Schneiden ausgefahren und das Werkzeug stützt sich hydraulisch an der Bohrungswand ab, ein Sensor überprüft die Schneidenlage, dann wird gesenkt. Anschließend wird die Abstützung gelöst und die Schneiden fahren ein, das Werkzeug kann wieder ausfahren. Dies alles geschieht ohne manuelle Eingriffe und durch die Abstützung mit hoher Qualität und Wirtschaftlichkeit.
mav: Welche erweiterten Möglichkeiten ergeben sich durch Hybrid- und Kombinationsverfahren?
Barthelmä: Verfahrenskombinationen stellen oftmals einen interessanten Ansatz zur Verfahrensoptimierung dar. Dabei zeigt sich auch, dass derartige Kombinationen typischerweise in mehr oder weniger großen Nischen zum Einsatz kommen. Das Drehfräsen beispielsweise bietet neben seiner klassischen Anwendung als Verfahren mit hoher Produktivität große Potenziale zur Erzeugung spezieller Oberflächenstrukturen. Dabei konnten verfahrensseitig bereits wesentliche Grundlagen, auch durch Arbeiten bei uns, erreicht werden. Offene Fragen stellt jedoch noch die Tribologie, also die Frage wie man Reibung, Verschleiß und Schmierung optimieren kann. Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz der ultraschallunterstützten Bearbeitung. Zum Zerspanen von sprödharten Werkstoffen wie Glas und Keramik ist dies bereits ein etabliertes Verfahren. Bei der Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide sind bisher nur Spezialanwendungen bekannt. Das Verfahren bietet jedoch ein hohes Potenzial, insbesondere im Bereich der Fräsbearbeitung hochfester duktiler Werkstoffe. In speziellen Anwendungen kann auch der Einsatz des Lasers zum Erwärmen des zu zerspanenden Materials sinnvoll sein. Insgesamt sind diese und andere Verfahrenskombinationen gute Ansätze für eine weitere Optimierung von Fertigungsprozessen.
GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. www.gfe-net.de
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