Closed-Loop Manufacturing koppelt Messtechnik und selbststeuernde Maschinenprogrammierung

Viermal genauer erodieren

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Eine Präzisions-Erodiermaschine auf Basis von Closed-Loop Manufacturing haben der Messtechnikanbieter Alicona und der Maschinenhersteller Makino entwickelt. Das Bearbeitungszentrum mit integriertem 3D-Messsensor, das auf der Control Premiere feiert, ermöglicht die selbstoptimierende Produktion. Die neue Bearbeitungsmethode eliminiert Spannfehler und steigert die Fertigungsgenauigkeit um das bis zu Vierfache.

Die steigende Komplexität in der Produktion macht die Abstimmung von Material, Werkzeug und Maschine zunehmend schwieriger. Jetzt präsentiert Alicona, Spezialist für optische Fertigungsmesstechnik, gemeinsam mit Makino eine neue Generation von EDM-Bearbeitungszentren. Diese kombiniert hochauflösende optische 3D-Messtechnik und selbststeuernde Maschinenprogrammierung und bietet so im Sinne von „Industrie 4.0“ oder „Smart Manufacturing“ ein völlig neues Produktionskonzept.

Die Messung der Fertigungsteile erfolgt direkt in der Maschine. Mögliche Abweichungen zur Soll-Geometrie werden unmittelbar und ohne Ausspannen an die Maschine kommuniziert, die ihre Fertigungsparameter für die weitere Bearbeitung entsprechend anpasst. Mit dem geschlossenen Kreislauf (Closed-Loop) „Bearbeitung-Messung-Adaptierung-Bearbeitung“ wird eine bis zu vierfache Steigerung der Produktionsgenauigkeit erreicht. Mark Raleigh, Anwender von Closed-Loop Manufacturing (CLM) und Geschäftsführer des US-Erodier-Spezialisten EDM Department, ist von der revolutionären Bearbeitungsmethode überzeugt: „Der integrierte Messsensor verifiziert, was die Maschine macht. Das Endresultat ist, dass wir trotz der zusätzlichen Messzeiten den Bearbeitungsauftrag schneller abwickeln und dabei noch eine höhere Produktionsgenauigkeit erzielen. Und das, ohne unsere Werkzeuge zusätzlich zu verschleißen.“
Kontinuierliche Überprüfung der EDM-Bauteile
Die CLM-Maschine besteht aus einem Makino-Bearbeitungszentrum mit integriertem optischen 3D-Messsensor von Alicona. Gefertigt werden miniaturisierte EDM-Bauteile mit komplexen Geometrien, die bereits während ihrer Fertigung kontinuierlich durch hochauflösende Messungen überprüft werden. Durch die Messung von Form, Lage und Oberfläche wird sichergestellt, dass die Güte und/oder diverse Toleranzen eingehalten sind.
Entspricht ein gemessener Wert nicht der Soll-Geometrie, ändert und verifiziert die CLM-Maschine automatisch entsprechende Prozess- bzw. Maschinenparameter für die weitere Fertigung. Diese schnelle Interaktion zwischen Maschine und Messsensor ist unter anderem aufgrund der hohen Messgeschwindigkeit und hohen vertikalen Auflösung auch über große Messvolumina möglich.
EDM Department sieht in der Eigenregulierung des Fertigungsprozesses das zukunftsweisende Produktionskonzept überhaupt und nennt die wichtigsten Gründe: Vierfach höhere Genauigkeit der Maschinenbearbeitung, Eliminierung von Spannfehlern, automatisierte Qualitätssicherung, Ressourceneinsparung von bis zu 25 %, effizienterer Einsatz von Personal und schnellere Durchlaufzeiten bei höherem Output. Für Alicona-Geschäftsführer Dr. Stefan Scherer liegt das weitere Poten- zial auf der Hand: „Die Hauptanwendung von CLM liegt klar im Werkzeug- und Formenbau. Hier können wir durch unsere flächige, dichte und hochauflösende Messtechnik deutlich besser Einfluss auf die Steuerung des Fertigungsprozesses nehmen, als zum Beispiel mit einfacher taktiler Punktmessung.“
Closed-Loop Manufacturing in der Spritzgussindustrie
Ein Beispiel für die Anwendung von CLM ist die Herstellung von Schiebern für die Spritzgussindustrie, die zur Entformung von Spitzgusskomponenten eingesetzt werden. Hier ist die Geometrie der Schieberspitze ausschlaggebend, die bei Zusammenführung der Werkzeugteile in ein Gegenstück einrastet. Entsprechen die Winkel von bis zu 90° und Längen von wenigen Millimetern nicht exakt dem CAD-Modell, hat der Schieber in seinem Gegenstück Bewegungsspielraum und verformt sich gegebenenfalls beim Einspritzen des Kunststoffes. Durch die Verformung können niedrige Formtoleranzen des Spritzgussteils nicht eingehalten werden. Im schlimmsten Fall muss der Anwender den Schieber auswechseln.
Mittels CLM stellen Hersteller sicher, dass bei der Fertigung von Schiebern alle Toleranzen im µm-Bereich eingehalten werden. Diese extrem hohe Fertigungsgenauigkeit garantiert später eine fehlerfreie Anwendung bei hoher Lebensdauer. Die Spritzgussindustrie profitiert von Einsparungen aufgrund von ressourcensparender Produktion und kürzeren Durchlaufzeiten durch die Minimierung von Schieberwechsel.
Alicona Imaging GmbH www.alicona.com
EDM Department Inc. www.edmdept.com
Makino Europe GmbH www.makino.eu

Web-Tipp
Videos zu Closed-Loop Manufacturing und optischer 3D-Messtechnik finden sich auf dem Youtube-Kanal von Alicona unter www.youtube.com/user/aliconaimaging

Live-Demo
Auf der Qualitätssicherungs-Messe Control (06. – 09. Mai 2014 in Stuttgart) stellt Alicona das Closed-Loop Bearbeitungszentrum live vor. Besucher haben alle zwei Stunden die Möglichkeit, das selbstoptimierende Produktionssystem im Echtzeitlauf zu erleben. Vor Ort werden Hochpräzisionsteile unter Anwendung der neuen Bearbeitungsmethode gefertigt (Halle 1, Stand 1622/1602).
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