«Hochlohnland bedeutet enorme Herausforderung»

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Welche Vorteile ergeben sich ausserdem durch das Lasern von Schneidkanten?

Dr. K. Wegener: Ein ganz grosser Vorteil ist, dass man sehr einfach profilierte Schneidkanten herstellen kann, für das Profilfräsen und Profildrehen. Das ist mit dem Laser ohne grossen Aufwand realisierbar und man spart gegenüber der sequentiellen Bearbeitung die Grate.

Hochleistungs-Beschichtungen spielen eine bedeutende Rolle im Produktivitätszuwachs, nur bei Titan- und Aluminium-Zerspanung wurde der heilige Gral der Beschichtung noch nicht entdeckt. Woran liegt das? Und wird/kann es in Zukunft Abhilfe geben?

Dr. K. Wegener: Beschichtungen spielen in der Zerspanung eine zentrale Rolle. Sie erhöhen die Oberflächenhärte der Werkzeuge massiv, bis 4000 HV sind machbar, ein Vielfaches der Härte des eigentlichen Hartmetall-Substrats. Hinzu kommt, dass die Beschichtungen sehr hohe Temperaturen ertragen können und das Substrat vor diesen schützen und zumeist auch eine hohe chemische Beständigkeit haben. Aber sie vergrössern den Schneidkantenradius und das sehen wir zumindest als etwas, das der Schneidleistung speziell bei diesen Werkstoffen entgegenwirkt.

Trotz hoher Härte und Temperaturbeständigkeit verschleissen die Beschichtungen gleichwohl, wie kommt das?

Dr. K. Wegener: Ja, aber der Verschleiss der Beschichtungen ist nicht eindimensional zu erklären. Dazu gibt es neben physikalisch-mechanischen, wie z.B. hohe Kräfte an der zu stark ausgerundeten oder falsch gestalteten Schneidkante, auch chemische Prozesse, infolge dessen die Beschichtung abgetragen wird. Und zurück zur vorherigen Frage, bei Titan-Bearbeitung sind es in den meisten Fällen diese beiden, die zur Zerstörung der Schicht führen. Aber es gibt durchaus Beschichtungen, wie beispielsweise Zirkonoxid, die für die Titanzerspanung genutzt werden. Gleichwohl sehe ich hier noch Entwicklungspotential, denn meist wird Titan ohne Beschichtung zerspant.

Thema Automation und flexible Fertigung: Das Thema ist sicher schon ein Vierteljahrhundert alt. Welche Möglichkeiten bietet die flexible Automation von Kleinserien?

Dr. K. Wegener: Generell steckt hier viel Potential drin, was noch nicht genutzt wird. Die Technologie ist vorhanden, aber die Nutzung dieser Technologien ist in vielen Fällen gerade bei den kleineren Unternehmen noch nicht da, wo sie sein könnte. Man muss sich einmal die Prozesse vergegenwärtigen, die bei einer flexiblen automatisierten Fertigung integriert sind: die Daten der Werkstücke (CAD / CAM) und Rohteile, das Auftragsmanagement, die Werkzeug- und Technologiedaten, die Verschleissentwicklung der Werkzeuge, das Vermessen der Werkstücke während der Fertigung, Rückmeldungen, Ausnahmemeldungen usw. Diese Prozesse müssen alle perfekt miteinander verknüpft werden, damit der Fertigungsprozess perfekt ablaufen kann. Im Optimalfall 24 Stunden pro Tag und 7 Tage die Woche. Wer eine solche Produktion fährt, hat definitiv Ansätze von Industrie 4.0 realisiert, und zwar bereits auf einem höheren Level.

Welche Herausforderungen kommen mit der flexiblen Automation (Palettisierung, 24-Stunden-Schichten) auf die kleineren und mittleren Unternehmen zu?

Dr. K. Wegener: Im Prinzip wandelt man sich von der modernen Manufaktur zu einem Industrie-Unternehmen, das ist aus meiner Sicht der wesentliche Schritt. Es geht um die prozesssichere Beherrschung der Daten eines komplexen Produktionssystems, das beherrscht werden muss.

Welcher Faktor spielt die Prozessbeherrschung und Prozessstabilität bei der Erhöhung der Produktivität?

Dr. K. Wegener: Eine sichere Prozessbeherrschung und eine hohe Prozessstabilität sind die entscheidenden Faktoren der modernen Produktion. Wenn die Produktivität erhöht werden soll, geht das meistens über höhere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Werkzeugmaschinen. Die kann ich aber nur dann erhöhen, wenn die Prozesse sicher ablaufen. Hier spielen viele Faktoren mit rein, z.B. auch die Wärmestabilität der Werkzeugmaschine, deren Schwingungsverhalten, das bei hohen Rucken und Beschleunigungen stärker angeregt wird. Reproduzierbarkeit war in der Fertigung schon immer das A und O, das war auch das Erste, was die wissenschaftliche Fertigungstechnik interessierte.

Im Moment ist 3D-Druck in aller Munde. Was versprechen Sie sich konkret von der Technologie?

Dr. K. Wegener: 3D-Druck ist aus meiner Sicht der falsche Begriff. Aber einmal unabhängig von der Begrifflichkeit: Wir werden in Zukunft mit diesen Verfahren in Bereiche der Produktgestaltung vorstossen, die bisher nicht möglich waren, zu fertigen. Ich denke hierbei etwa an Spongiosa-Strukturen wie im Inneren der Knochen. Das können Sie mit keinem anderen Verfahren realisieren. Dadurch entstehen herausragende Bauteil-Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit zu Masse bzw. Materialvolumen. Zudem wird das Spektrum der für additive Fertigungsverfahren zur Verfügung stehenden Werkstoffe kontinuierlich erweitert. Wurden die Verfahren bisher nur für Kleinserien und Prototypen eingesetzt, ist damit zu rechnen, dass auch mittlere Serien mit den additiven Verfahren in Zukunft wirtschaftlich hergestellt werden können.

Nochmals zurück zu den Schneidkantenradien. Ein mir bekannter Werkzeughersteller sagt, er zeigt mir alles, ausser der Technologie, mit der die Schneidkanten verrundet werden. Liegt hier der heilige Gral der Zerspanung verborgen?

Dr. K. Wegener: Schön wärs, aber ich bin der Überzeugung, dass der Zerspanungsprozess zu komplex ist, als dass es nur einen heiligen Gral gäbe; vermutlich gibt es dutzende. Gleichwohl, in der Schneidkantenverrundung – und noch dazu in einer wiederholbar prozesssichereren Verrundung – liegt ein nicht zu unterschätzendes Potential für einen idealen Zerspanungsprozess. Aber wenn Sie wüssten, wie schwierig es ist, allein die Schneidkanten zu vermessen und anschliessend zu eindeutigen Ergebnissen zu kommen, dann ist die Herstellung geometrisch gleichmässiger Schneidkantenradien eine enorme Herausforderung. Aber solche Herausforderungen suchen wir und nehmen sie gerne an.

Herr Prof. Wegener, vielen Dank für das Gespräch. <<

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