Prodex Award 2016 «Drei Fertigungstechnologien auf einer Maschine»

Redakteur: Anne Richter

Additive Fertigung, 5-Achs-Simultan-Fräsen und jetzt auch Ultrasonic-Schleifbearbeitung – die Lasertec 65 3D von DMG Mori besticht durch maximale Vielseitigkeit und höchste Produktivität. Dafür ist die Maschine für den Prodex Award 2016 nominiert.

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Dank generativer Fertigung können Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut werden. Im Anschluss an das Laserauftragschweissen können Hartmetall-beschichtete Teile des Werkstücks mit einem Ultrasonic-Schleifwerkzeug nachbearbeitet werden.
Dank generativer Fertigung können Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut werden. Im Anschluss an das Laserauftragschweissen können Hartmetall-beschichtete Teile des Werkstücks mit einem Ultrasonic-Schleifwerkzeug nachbearbeitet werden.
(Bild: DMG Mori)

Die Kombination aus Laserauftragschweissen und konventioneller Fräsbearbeitung auf einer Maschine erlaubt die Herstellung hochkomplexer Werkstücke. Dieses Alleinstellungsmerkmal hat DMG Mori nun weiter ausgebaut und mit der Lasertec 65 3D um die Möglichkeit der Ultrasonic-Bearbeitung von Hartmetall erweitert. Im Interview sprechen Dr. Jens Ketelaer, Entwicklungsleiter Ultrasonic, und Martin Reisacher, Entwicklungsleiter Lasertec, über die Weiterentwicklung und ihren Mehrwert im Fertigungsalltag.

SMM: Herr Reisacher, vor gut zwei Jahren haben Sie mit der Lasertec 65 3D eine Innovation vorgestellt, die Laserbearbeitung und konventionelles 5-Achs-Simultan-Fräsen auf einer Maschine vereint. Nun erweitern Sie das Leistungsspektrum um die Ultrasonic-Schleifbearbeitung …

Martin Reisacher: Ganz genau! Mit der Hybridmaschine lassen sich weiche Werkstoffe, wie etwa Bronze, bis hin zu Werkzeugstahl mit über 60 HRC aufbauen und spanend bearbeiten. Bei einer Verschleissschutzschicht aus Wolframkarbid, wie sie einige unserer Kunden fordern, kommt jedoch die klassische Fräsbearbeitung an ihre Grenzen. Deshalb haben wir uns entschlossen, für derartige Anwendungen auch unsere Ultrasonic-Technologie zu integrieren.

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Wo sehen Sie explizit die Vorteile dieser Kombination?

M. Reisacher: Im produzierenden Gewerbe erleben wir einen Trend, dass Bauteile immer individueller werden – also weg von der Serienfertigung hin zu immer komplexeren Einzelteilen. Die zunehmende Komplexität erfordert oftmals den Einsatz ganz unterschiedlicher Fertigungstechnologien. Auf konventionellem Weg sind dafür mehrere Maschinen erforderlich, was zeitraubende Umspannvorgänge und damit auch Ungenauigkeiten mit sich bringt. Exakt hier setzen wir an, denn auf der Lasertec 65 3D bleibt das Bauteil bis zur Fertigstellung fest eingespannt.

Diese Fertigstellung beinhaltet ab sofort auch eine Ultrasonic-Schleifbearbeitung. Auf was für Applikationen zielen Sie damit ab, Dr. Ketelaer?

Dr. Jens Ketelaer: Unser Fokus sind Werkstücke, die generativ aus unterschiedlichen metallischen Materialien hergestellt werden, beispielsweise ein Bohrkopf bestehend aus Stahl, Inconel und Hartmetall. Ausgangsbasis der besagten Applikation ist der Laseraufbau des Trägerkörpers aus Stahl, welcher umgehend nach der Laserbearbeitung gefräst wird. Anschliessend werden die seitlichen «Wangen», die sogenannten «Blades», aus Inconel mittels Pulverdüse aufgebaut. Als letzter Laser- Bearbeitungsschritt folgt die Beschichtung der Blades mit Wolframkarbid.

Es geht also um hartspröde Materialien, die sonst auf Ultrasonic-Maschinen bearbeitet werden?

J. Ketelaer: Richtig. Das geht nun auf ein und derselben Maschine. Ein automatischer Werkzeugwechsler setzt das Ultrasonic-Schleifwerkzeug in die Standard-Frässpindel ein, so dass die mit Hartmetall beschichteten Blades aus Inconel gestützt durch Ultraschall bearbeitet werden können. Der vollautomatische, flexible Wechsel zwischen Laserbetrieb und Fräsbearbeitung ob mit oder ohne Ultrasonic ermöglicht somit die Komplettbearbeitung des Bohrkopfes in Fertigteilqualität.

Können Sie die Vorteile in der Praxis beziffern?

J. Ketelaer: Wir erreichen durch diese Kombination unserer Technologien eine bis zu zweifache Produktivitätssteigerung. Schliesslich entfällt zum einen der Umweg über das Erodieren und zum anderen werden – aufgrund der reduzierten Prozesskräfte – Werkzeugstandzeiten spürbar erhöht. Nicht zu vergessen natürlich die bereits erwähnte Komplettbearbeitung auf nur einer Maschine.

Wo sehen Sie weitere Anwendungsbeispiele für die Kombination aus additiver Fertigung und insbesondere Ultrasonic-Technologie?

J. Ketelaer: Neben den Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie kann die Kombination der beiden Technologien auch im Bereich des Turbinenbaus eingesetzt werden. Hier wird derzeit insbesondere bei der Reparatur von beschädigten oder verschlissenen Turbinenschaufeln zunächst per Hand neues Material aufgeschweisst. Danach erfolgt das Fräsen auf die Endkontur. Mit Hilfe der Lasertec 65 3D und der Ultrasonic-Technologie lassen sich diese Schritte nun auf einer Werkzeugmaschine automatisieren. -ari-

SMM

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