MicroStep: Portalschneidmaschinen Flexibler und produktiver 3D-brennschneiden

Von Erich Wörishofer

Eine multifunktionale Schneidanlage von MicroStep sorgt dafür, dass der rumänische Kompressorhersteller Euro Gas Systems Bleche, dreidimensionale Halbzeuge, wie Profile und Rohre, sowie räumlich geformte Behälterböden kurzfristig zuverlässig genau schneiden kann.

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Hohe Genauigkeit verwirklicht die Anlage beim Schneiden bis zu 
12 000 mm langer Stahlträger, indem sie zuvor deren genaue Position, die Wanddicken und die Abmessungen der Profile scannt und die Steuerung mit den Daten die Bahnen der Brenner kompensiert.
Hohe Genauigkeit verwirklicht die Anlage beim Schneiden bis zu 
12 000 mm langer Stahlträger, indem sie zuvor deren genaue Position, die Wanddicken und die Abmessungen der Profile scannt und die Steuerung mit den Daten die Bahnen der Brenner kompensiert.
(Bild: MicroStep Europe)

Um ein breites Spektrum an Komponenten für Kompressoren herstellen zu können, benötigt Euro Gas Systems (EGS) Möglichkeiten, zuverlässig und genau ein breites Spektrum an Halbzeugen und Blechen zum anschliessenden Schweissen und Montieren zu schneiden. Besonders wichtig ist für den Hersteller, sehr flexibel fertigen zu können. Denn die Spezialisten in Rumänien produzieren eine Vielzahl an Kompressoren und Komponenten für Kompressoren für Auftraggeber in aller Welt. Einhergehend mit der Erweiterung des Engineerings im eigenen Unter­nehmen wollte man in weitere Maschinen inves­tieren. Dazu berichtet Roger Wachter, Geschäftsführer von EGS: «Eines der Ziele unseres Unternehmens ist es, die Effizienz in allen Produktionsprozessen zu steigern, damit wir qualitativ bessere Produkte in kürzerer Zeit und zu besseren Kosten herstellen können.» Deshalb hat das Unternehmen in eine multifunktionale CNC-Schneidmaschine von MicroStep investiert. Wie Roger Wachter bestätigt, entschied man sich für diesen Hersteller, da er eine Maschine für die Bearbeitung aller geforderten Arten von Halbfabrikaten anbieten und zudem Erfahrung mit ähnlichen multifunktionalen Schneidsystemen nachweisen konnte. «Bei dieser Investition wurden alle drei Ziele erfüllt, so dass die Entscheidung leicht fiel, auch mit Blick auf den möglichen Return on Investment», führt Roger Wachter aus.

Universalmaschine

Entsprechend den komplexen technischen Forderungen von EGS wurde ein universelles und robustes CNC-Portalschneidzentrum auf Basis der Schneidanlagen DRM kundenspezifisch konfiguriert. Die Maschine besteht aus drei separaten Zonen. Eine Sektion ist vorgesehen zur Bearbeitung von Blechen und Behälterböden, eine zweite Sektion für Rohre und geschlossene Profile, eine dritte zur Trägerbearbeitung. Über jeder der Zonen arbeitet ein Schwerlastportal, das mit drei Werkzeug­stationen ausgestattet ist. Diese betreffen einen 3D-Plasmarotator Pantograph (bis zu 120° schwenkbar), einen Autogenrotator zum Fasenschneiden bis zu 65° und einen 3D-Laserscanner. Die Maschine kombiniert 3D-Plasma- und 3D-Brennschneidtechnologie zur Schweissnahtvorbereitung mit intelligenten Scanfunktionen. «Mit dem laserbasierten Scanner passt die Maschine ihren Schneidpfad automatisch an, um produktionsbedingte etwaige Abweichungen der Geometrien aufgrund von Frästoleranzen zu berücksichtigen», erklärt Roger Wachter und ergänzt: «Die endgültigen Schnitte sind bemerkenswert mit sauberen Fasen. Diese erfordern nur wenig Nacharbeit vor dem Einpassen und Schweissen.» Beispielsweise beim Vorbereiten von Blechen, Rohren, Behälterböden sowie unterschiedlichen offenen Profilen für eines der gängigsten Produkte, die zweistufige Kompressoreinheit Ariel KBK4, erweist sich die Kombination aus genauem Schneiden und vollständiger Schweissnahtvorbereitung als besonders vorteil­haft.

Bildergalerie

Mit Plasma und Autogen Fasen anarbeiten

Bleche und Behälterböden schneidet die Multifunktionsanlage auf einem 6000 × 2500 mm messenden Schneidtisch. Dort können mit Plasma 2 bis 80 mm dicke, mit Autogenbrenner 10 bis 150 mm dicke Bleche geschnitten werden. Auf der Arbeitsfläche kann auch ein bis 600 mm hoher Behälterboden bis 2000 mm Durchmesser platziert und wahlweise mit Plasma oder Autogen geschnitten werden. Dank des fünfachsigen Plasmarotators Pantograph können mit der Plasmastromquelle HPR400xD von Hypertherm, die mit bis zu 400 A Stromstärke arbeitet, Konturen in den gesamten Behälterboden geschnitten sowie auch Fasen für die Schweissnahtvorbereitung exakt eingebracht werden. Nach dem Schneidprozess werden die Behälterböden auf Rohre geschweisst, um Druckbehälter, zum Beispiel zur Druckausdehnung bei Kompressoren, herzustellen.

Reale Behälterböden weichen meist produktionsbedingt von der beim CAM-Programmieren verwendeten Idealkontur ihrer 3D-Modelle ab. Deshalb ist es für die Genauigkeit wichtig, vor dem Bearbeiten die tatsächliche Oberflächengeometrie und die Abmessungen jedes Werkstücks zu identifizieren. Dazu hat der Hersteller MicroStep ein einzigartiges 3D-Laserscanning mit Abbildung einer Punktewolke entwickelt, die Technologie mScan. Diese ermöglicht, die wahre Form eines Behälterbodens zu ermitteln und damit das generierte Schneidprogramm anzupassen. So kann die Schneiddüse exakt der Oberfläche der Behälterböden folgen. Dazu ist der Scanner in einer schwenkbaren Drehhalterung auf einer separaten Werkzeugstation vertikal um bis zu 1500 mm positionierbar angeordnet. Man kann ihn zudem nutzen, um neben Behälterböden Rohre, Profile und Träger zu scannen.

Rohre bis 2000 mm Durchmesser schneiden

Der Arbeitsbereich zum Schneiden von Rohren und Hohlprofilen befindet sich hinter dem Schneidtisch. Er ermöglicht das Fasenschneiden von Rohren mit 100 bis 2000 mm Durchmesser. Wegen des maximal schneidbaren Rohrdurchmessers sind die Schneidvorrichtung und das gesamte Stützrollensystem 1250 mm unter dem Bodenniveau angeordnet. Die Spezialisten bei EGS biegen Rohre grösser als 900 mm Durchmesser aus Blechen. Derart hergestellte Rohre können leichte unrund sein. Beim Positionieren der Rohre zum Schneiden kann das eine ungenaue Position des Schneidbrenners verursachen. Deshalb erfasst die Schneidmaschine die exakte Position der Rohre mit dem Scanner und kompensiert die Abweichungen. Zusätzlich kann die Schneidanlage mit einem Autogenbrenner Fasen anarbeiten.

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Stahlträger schneiden

Seitlich am Schneidtisch befindet sich der Arbeitsbereich, in dem bis zu 12 000 mm lange Stahlträger mit bis zu 1000 mm Steghöhe geschnitten werden. Die Stahlträger werden auf Auslegerstützen mit Spikes gelegt. Darunter befindet sich ein Absaugkanal. Die Maschine kann Träger mit U-, L-, IPE- und HEA-Profilen bearbeiten. Beim Schneiden bewegt sich das Portal mit dem Schneidwerkzeug am positionierten Profil entlang. Mit den Bewegungen des 5-Achs-Rotatorkopfs werden die Profile an drei Seiten bearbeitet. Der spezielle Rotator kann den Plasmabrenner bis zu 120° neigen. So kann der Brenner nicht nur Löcher schneiden, sondern auch Profile trennen und Konturen mit Fasen schneiden. Stahlträger können von den Standard-Abmessungen abweichen. Profile grösserer Längen neigen dazu, zu verdrehen. Um geforderte Genauigkeiten zu erreichen und Abweichungen zu kompensieren, wird jedes Profil vor dem Schneiden im Bereich des Schnitts gescannt.

Individuell optimierte Software

Um die Vorbereitung von Schweissnähten bei H-Trägern zu vereinfachen, hat MicroStep zusätzliche kundenspezifische Makros für seine 3D-CAM-Software mCAM entwickelt. Sie erstellt geschickt geschachtelte Schneidpläne, integriert das Scannen und steuert ausgeklügelt die Bewegung des Schneidkopfs. Somit lassen sich die Stahlträger besonders genau schneiden. Die Bearbeitung der Oberflächen und Kanten vor dem Schweissen wird minimiert. So geschnittene H-Träger nutzt EGS, um Plattformen für Kompressoranlagen aufzubauen. Die Software mCAM trägt auch wesentlich dazu bei, sehr effizient die Produktion vorzubereiten. Sie importiert und verarbeitet auch sehr komplexe 3D-Modelle von Bauteilen und Baugruppen und erstellt daraus automatisch schneidbare Formen. Sie lädt auch automatisch technologische Parameter von der angeschlossenen Schneidanlage, um entsprechende Schneidpläne zu generieren. Das ist besonders günstig zum Bearbeiten von HEA- und IPE-Stahlträgern. Denn diese haben oft unterschiedliche Steg- und Flanschdicken. Somit muss die Schnittgeschwindigkeit an Übergängen angepasst werden. Dank der Kommunikation mit dem Steuerungssystem kann die Software mCAM automatisch den Schneidplan für ein benötigtes Halbprodukt generieren. Dazu gehört auch, die Schnittgeschwindigkeiten beim Übergang auf unterschiedliche Wanddicken anzupassen.

Deutlich produktiver

Roger Wachter schätzt die Vorteile der kombinierten Schneidanlage als besonders hoch: «Die Maschine ermöglicht es unserem Team, die Produktionszeit mit erhöhter Präzision in allen Phasen des Fertigungsprozesses zu optimieren.» Bei den Stutzenschnitten für Druckbehälter hat EGS die Zeiten für Layout, Schneiden und Schweissnahtvorbereitung um mindestens 70 Prozent reduziert. Ähnlich produktiv arbeitet das Unternehmen inzwischen beim Schneiden von I-Trägern für die Fertigung von Basis- und Subrahmen. Einen weiteren Vorteil hebt Roger Wachter hervor: «Die 3D-CAD/CAM-Software-Schnittstelle zwischen unserer Konstruk­tionsabteilung und der Schneidanlage eliminiert potenzielle Fehler, da keine menschliche Inter­aktion zwischen den Prozessen erforderlich ist.»
- kmu - SMM

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