In einem von außen unscheinbaren Industriegebäude in Germering fertigt die Enggruber GmbH hochqualitative Acrylglas-Displays für das „Who is Who“ der unterschiedlichsten Branchen. Geschäftsführer Thomas Enggruber gilt in der Displaybranche als „Red Adair“ – der legendäre amerikanische Feuerwehrmann und Gründer der Firma Red Adair zur Bekämpfung von Großbränden. Mit seinem langjährigen Knowhow löscht er Brände und löst Aufgaben, bevor sie zum Problem werden. Zum Produktportfolio von Enggruber gehören Kosmetik-Displays, Awards und Pokale, Möbel und weitere Produkte aus Acryl- und Plexiglas. In seiner Manufaktur stellt Enggruber aber auch eigene Produkte her. So produziert er beispielsweise Bilderrahmen mit 3D-Effekt und edle Schneidebretter aus dem glasklaren Kunststoff.
Kunststoffbearbeitung mit Feuer und Flamme
„In unserer Manufaktur schauen wir uns unsere Prozesse genau an und suchen ständig nach Optimierungspotenzial“, erzählt Enggruber. Ein großes Ziel war, die Bearbeitung der Kanten der Acrylglasblöcke oder -platten effizienter zu gestalten. „Das Rohmaterial bekommen wir in Form von Sägezuschnitten. Im Produktionsprozess der großen Platten sind zwei Seiten bereits glasklar und mit Schutzfolien beklebt. Durch den Zuschnitt der Platten sind aber die anderen vier Seiten im Anlieferungszustand sägerau“, erklärt Enggruber.
Um diese rauen Kanten glasklar zu bearbeiten, gibt es verschiedene Möglichkeiten: Zum einen lässt sich Acrylglas mit einer Flamme „polieren“. Dabei wird die Flamme eines Acetylen-Brenners vorsichtig über die Kanten geführt. Dadurch entsteht eine klare, aber nicht „perfekt“ ebene Oberfläche. Darüber hinaus können auch leichte Haarrisse an den Kanten entstehen. Zum anderen können die Kanten von Hand an einer Poliermaschine zum Glänzen gebracht werden. Dieses Verfahren, das auch Schwabbeln genannt wird, liefert ein glänzendes Ergebnis, ist aber vor allem bei großen Stückzahlen sehr zeitaufwendig.
Kunststoffoberflächen mit MKD-Werkzeugen
Ein weiterer Prozess zur Bearbeitung von Kanten aus Acrylglas ist das Fräsen mit Werkzeugen, die mit monokristallinen Diamanten (MKD) bestückt sind. Enggruber setzt schon seit längerem auf dieses Verfahren, jedoch waren bislang die Oberflächenergebnisse für ihn nicht zufriedenstellend. Außerdem störte ihn das aufwendige Handling sowie die Einstellung der bisher eingesetzten Werkzeugsysteme. „Um die Schneidplatte zu wechseln, mussten wir das ganze Werkzeug ausbauen und danach wieder neu justieren. Das war jedes Mal mit einem hohen Zeitaufwand verbunden“, so Enggruber. Um diesen Aufwand und das Ergebnis zu optimieren, machte sich Enggruber auf die Suche nach einer neuen Werkzeuglösung.
Ein Hochglanz-Bearbeitungsvideo von Horn auf einer bekannten Online-Videoplattform machte Enggruber neugierig und er kontaktierte den zuständigen Horn-Außendienstmitarbeiter Helmut Hoffmann. Zusammen mit Aribert Schroth analysierte Hoffmann die Bearbeitungsprobleme von Enggruber und entwickelte eine neue, bedienerfreundlichere Lösung. „Dank unseres Knowhows mit wechselbaren Schneideinsätzen lag die Lösung schnell auf der Hand“, so Hoffmann.
Supermini sorgt für hochglänzende Kunststoffoberflächen
Der schon vorhandene Fräsergrundkörper ist mit Posalux-Schnittstellen zur Aufnahme der Schneideinsätze ausgestattet. Die Horn-Techniker konstruierten daher eine Posalux-Kassette, in die der Plattensitz für die Horn-Schneidplatte gefräst wurde. Die Wahl der Schneidplatte fiel auf das Horn-Werkzeugsystem Supermini in einer Sonderform, die über eine Spannschraube in der Kassette einfach und präzise von vorne gespannt werden kann. Durch die neue Kassettenlösung muss der Fräsergrundkörper für den Schneidplattenwechsel dann auch nicht mehr ausgebaut werden.
Die Fräswerkzeuge sind mehrschneidig mit bis zu fünf Zähnen und einem Durchmesser von 120 mm ausgeführt. Pro Werkzeug ist jedoch nur eine Schneide mit MKD bestückt. Die anderen Schneiden dienen nur als Vorschneider und sind im Planlauf um rund 0,1 mm zurückversetzt. „Zur Erzeugung der hochglänzenden Oberfläche kommt immer nur eine MKD-Schneide zum Einsatz, um die Oberfläche durch den Nachschnitt nicht wieder zu beschädigen“, erklärt Schroth.
Bei Enggruber kommen zum Hochglanzfräsen der Kanten zwei verschiedene Maschinen zum Einsatz, welche ursprünglich aus der Holzindustrie stammen. „In unserer Branche setzt man seit langem auf das Maschinenkonzept der Polierfräsmaschinen“, so Enggruber. Die Maschinen haben nur eine Achse, die die Fräsoperation ausführt. Die Spannung der Acrylglasblöcke oder -platten übernimmt ein mit Schaumstoff gepolsterter Niederhalter. Das andere Maschinenkonzept ähnelt einer Hobelmaschine. Hier wird das Werkstück zwischen zwei breiten Riemen gespannt und über den Fräser geführt.
MKD-Werkzeuge von Paul Horn
Um Oberflächengüten mit Spiegelglanz zu erzeugen, spielt die Qualität der Werkzeugschneidkante die entscheidende Rolle. Denn die Qualität der Schneidkante spiegelt sich später in der bearbeiteten Oberfläche wider. Der finale Schliff, beziehungsweise die Politur der MKD-Schneide gleicht einer Handwerkskunst. Ähnlich wie beim Schliff eines Schmuckbrillanten geschieht das Finishing einer Werkzeugschneide für die Hochglanzzerspanung mit einer Schleifzange von Hand.
Optimale Bedingungen für das Schleifen der Schneiden bieten luftgelagerte Schleiftische mit einer Tischplatte aus massivem Granit. Für die optische Kontrolle wird ein Mikroskop mit 200-facher Vergrößerung genutzt. Unter dieser Vergrößerung muss die Schneidkante absolut schartenfrei sein. Die dabei entstehende Schneide hat einen Radius von maximal 0,0002 mm.
Bei der Hochglanzzerspanung werden hauptsächlich synthetische Diamanten eingesetzt, für deren Herstellung zwei unterschiedliche Verfahren in Betracht kommen: Beim HPHT-Verfahren (High Pressure, High Temperature) entstehen die Diamanten unter hohem Druck und großer Hitze. Also auf fast natürlichem Weg, nur eben nicht über Millionen Jahre hinweg, sondern innerhalb einiger Stunden oder Tage, je nach gewünschter Größe.
Hierbei wird reines Graphitpulver mit einem Druck von 60 000 bar und einer Temperatur von 1500 °C zu einem Diamanten umgewandelt. Diamanten, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, haben eine typische, leicht gelbliche Färbung, die durch die Lichtbrechung der eingelagerten Stickstoffatome entsteht. Die maximale Kantenlänge der synthetischen Edelsteine liegt bei 10 mm. Dimensionen darüber hinaus sind theoretisch möglich, wären jedoch nicht wirtschaftlich.
Horn setzt bei der Bestückung seiner MKD-Werkzeuge auf die noch reineren MCC-Diamanten. Diese monokristallinen Steine entstehen durch das CVD-Verfahren. Als Kohlenstoffquelle dienen verschiedene Gase, hauptsächlich Methan, die sich im Prozess abscheiden und den Diamanten wachsen lassen. Die Diamanten zeichnen sich durch ihre glasklare bis, je nach Dicke, leicht bräunliche Farbe aus. Ein großer Vorteil dieses Verfahrens ist die mögliche Kantenlänge der Steine. Denn damit können auch lange Bestückungen mit beispielsweise 30 mm Schneidkantenlänge realisiert werden. Für solche Werkzeuge musste man davor auf natürliche Diamanten zurückgreifen, die aufgrund ihres hohen Preises, ihrer begrenzten Verfügbarkeit und ihrer natürlichen Einschlüsse nur schwer zu realisieren sind.
Enggruber ist mit der MKD-Werkzeuglösung zufrieden
Die Aufgabenstellung von Enggruber haben Schroth und Hoffmann mit der beschriebenen Lösung erfüllt. „Wir sind sehr zufrieden mit der Lösung unseres Problems. Die Beratung, der Service und das technische Knowhow von Horn haben uns überzeugt“, so Enggruber.
Enggruber GmbH
enggruber.eu
Paul Horn GmbH
www.horn-group.com
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