Vecnum setzt auf Mess- und Werkzeugtaster von Blum Messen im Prozess automatisiert Fertigung

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Vecnum in Isny im deutschen Allgäu entwickelt und fertigt Komponenten für Mountain- und Gravel Bikes. Messtaster und Werkzeugtaster von Blum-Novotest sorgen dafür, die geforderte hohe Genauigkeit prozesssicher zu erreichen und die Fertigung zu automatisieren.

Fahrräder, speziell Mountainbikes, waren schon immer ein weites Feld für innovative Verbesserungen. Oft von kleinen Spezialfirmen, die von begeisterten Radsportlern aufgebaut wurden. Eine davon ist die Vecnum in Isny. Mit innovativen Sattelstützen machte sich das Unternehmen einen Namen in der Biker-Szene. Seit dem Jahr 2021 ergänzt der gefederte Vorbau freequence das Produkt-Portfolio. Bei Rennrädern und den aktuell beliebten Gravel Bikes erhöht er den Komfort der Vorderachse ohne schwer zu sein wie eine Federgabel. Der innovative Vorbau ist nur 150 g schwerer als eine ungefederte Gabel, eine vergleichbare Federgabel etwa 800 g.

Stabil und hochgenau

Spiel in den Gelenken des gefederten Vorbaus würde das Fahrgefühl stark beeinträchtigen. Gleichzeitig wirken hohe Kräfte auf die Gelenke, wenn der Fahrer im Wiegetritt am Lenker zieht. Auch bei den Sattelstützen treten hohe Schrägkräfte auf, wenn der Fahrer darauf sitzt – bei hoher Dynamik durch das Treten und den Untergrund. Trotzdem ist das geringste Spiel unerwünscht, was durch ausgesuchte Werkstoffe und das präzise Herstellverfahren erreicht wird. So ist das obere Teleskoprohr mit dem Anschluss für den Sattel in einem Stück aus hochfestem Aluminium fliessgepresst.

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Selbst fertigen sichert Qualität

Nach unbefriedigenden Erfahrungen mit externen Lieferanten beschloss Marcell Maier eine eigene Fertigung aufzubauen. Er setzte dabei auf Robodrill-Bearbeitungszentren von Fanuc. «Diese Anlagen sind in der Fahrradindustrie weit verbreitet. Ausserdem haben wir so die Option, bei steigenden Absatzzahlen auswärts fertigen zu lassen», erläutert der Firmengründer von Vecnum seine Entscheidung. «Nun fertigen wir aber mit unseren bewährten und gut eingefahrenen Prozessen und NC-Programmen, die 1:1 auf den Robodrill-Maschinen der Zulieferer laufen können. So sichern wir unsere hohe Qualität auch bei Ausser-Haus-Fertigung.»

Marcell Maier bringt aus seinem Berufsleben viel Erfahrung und Wissen im Bereich der Werkzeugmaschinen mit und ist mit seinem Ingenieurbüro nach wie vor in dieser Branche tätig. Hierbei lernte er das technische Prinzip der Messtaster von Blum zu schätzen: «Mich beeindruckt beispielsweise das Messwerk shark360 mit seiner integrierten Planverzahnung – das ist einfach eine gut durchdachte technische Lösung, die mir als Ingenieur gefällt. Dazu sind die Taster extrem präzise und zuverlässig – also genau richtig für unsere Anforderungen.»

Aus dem Vollen gefräst

Die bei Vecnum gefertigten Bauteile sind zwar relativ klein, die Zerspanungsleistung aber doch beachtlich. Die Komponenten des Vorbaus werden aus 2 kg schweren Aluminiumrohlingen hergestellt. Fertig bearbeitet sind die Bauteile nur noch 300 g leicht. «Aktuell fräsen wir die Teile aus dem Vollen. Bei steigenden Stückzahlen werden wir dann sicher auf Schmiederohlinge umsteigen, die schon die grobe Form haben und weniger Zerspanung erfordern», erläutert Entwickler und NC-Spezialist Matthias Wimmer und ergänzt die Herausforderungen beim Fräsen der Bauteile: «Wir bearbeiten auf einen Hundertstelmillimeter genau im Umschlag, also müssen wir pro Bearbeitungsseite innerhalb eines halben Hundertstels bleiben. Allerdings ist die Ungenauigkeit allein aufgrund der Erwärmung der Maschine bei der Bearbeitung im Bereich eines Hundertstels – wir müssen also ständig messen und kompensieren.»

Auf BAZ messen für höchste Genauigkeit

Beide Robodrill-Maschinen beim Fahrradhersteller sind jeweils mit einem Messtaster TC52 LF und einem Werkzeugtaster Z-Nano ausgestattet. Das Kürzel LF bedeutet Low Force, der Taster arbeitet mit nur 0,65 N Messkraft beim Antasten in X- und Y-Richtung statt 2,3 N. Die reduzierte Messkraft ist vor allem bei Tasteinsätzen mit sehr kleinen Rubinkugeln oder filigranen Werkstücken von Vorteil. Hohe Präzision mit einer Wiederholgenauigkeit von
0,3  µm 2σ garantiert beim TC52 LF das multidirektionale Messwerk. Wie alle Tastsysteme von Blum verfügen auch die von Vecnum eingesetzten Systeme über eine Miniaturlichtschranke im Inneren, wodurch das Schaltsignal zur Messwerterfassung optoelektronisch und dadurch verschleissfrei generiert wird. «Die Sattelstützen bekommen wir als fliessgeschmiedete Rohlinge, die ovale Innenkontur und eine Nut sind da schon mit der Räumnadel bearbeitet. Wir messen mit dem Messtaster TC52 LF diese Innenkontur, um dann die Aussenkontur genau platziert herstellen zu können», beschreibt Matthias Wimmer die Messaufgaben bei Vecnum.

Bei anderen Komponenten für den Vorbau, zum Beispiel den Links, nutzt das Unternehmen dreiseitige Aufspanntürme, auf denen die Spannvorrichtungen angebracht werden. Um die drei Bearbeitungsseiten des Turms zur Bearbeitung nach oben schwenken zu können, sind die Aufspanntürme an einer horizontalen Rundachse befestigt. Zum Wechsel zwischen erster und zweiter Spannung werden jeweils die Spanntürme getauscht. Damit Fehler durch den Anwender ausgeschlossen werden, tastet der Messtaster den Spannturm ab und erkennt somit, welche Aufspannung sich auf der Maschine befindet.

Werkzeuge messen

Taster der Varianten Z-Nano werden genutzt, um die Werkzeuglänge zu messen und beispielsweise die Längenänderung durch die Erwärmung der Maschine zu kompensieren. Bei empfindlichen Werkzeugen wie einem Bohrer mit 0,8 mm Durchmesser wird zudem eine Bruchkontrolle nach der Bearbeitung vorgenommen. Das funktioniert sehr schnell und zuverlässig, da das Messwerk des Werkzeugtasters aufgrund der kugelgelagerten Linearführung mit sehr geringen Messkräften arbeitet und auf das Werkzeug wirkende Querkräfte ausgeschlossen sind. «Ein Aha-Effekt ist das Einmessen von Messerköpfen mit dem Z-Nano-Werkzeugtaster», erklärt Matthias Wimmer. «Wir messen alle Schneiden und es zeigt sich – egal wie präzise das Werkzeug auf dem Papier ist –, dass einzelne Schneiden eben doch länger sind als andere und damit das Mass der bearbeiteten Fläche anders ist als gedacht. Hier ist das Messen im Prozess ein sehr wichtiger Faktor für eine hochpräzise Fertigung.» Dies gilt umso mehr, weil die Allgäuer keine temperierte Werkhalle haben und nicht rund um die Uhr arbeiten. So verursachen die Aussentemperaturen und die Erwärmung der Maschine durch das hohe Zerspanvolumen, dass die Maschinengeometrie sich verändert. Um die nötigen Toleranzen an den Bauteilen sicherzustellen, setzt man in Isny trotz Temperaturkompensation zusätzlich auf die Messtechnik. Deshalb wird vor jeder Bearbeitung die Maschine erneut eingemessen. Dies muss dann sehr schnell gehen – und da ist die Messung im Prozess durch nichts zu ersetzen. Vor allem, wenn die Messpunkte – wie mit den Tastern möglich – mit 2 m/min Vorschubgeschwindigkeit angefahren werden können. «Erhard Strobel, unser Ansprechpartner beim Hersteller der Messtaster, hat uns erst kürzlich ein Update für den Messzyklus am Z-Nano mitgebracht», berichtet Matthias Wimmer. «Der neue Zyklus spart einige Sekunden pro Messung, indem die Vorpositionierung, also das erste Anfahren des Werkzeugtasters, im Eilgang erfolgt. Das spart in der Masse einige Zeit, wenn man beispielsweise beim Rüsten für einen neuen Bearbeitungsauftrag die Werkzeuge wechselt und alle 21 Werkzeuge im Revolverkopf einmal durchmisst.»

Optisch ansprechende Oberflächen

Fahrräder sind häufig Prestigeobjekte. Daher spielt die Optik eine wesentliche Rolle. Die Oberflächenqualität ist sehr wichtig. «Wobei das nicht unbedingt völlig glatt bedeutet, sondern oft eine gewisse Fräs­optik gewünscht ist», betont Marcell Maier. «Damit das gut aussieht, muss der Prozess funktionieren und der Faktor Mensch ausgeschlossen werden, um gleichbleibend gute Ergebnisse zu erzielen.» Er ist übezeugt, dass ihn dabei die Messtaster von Blum optimal unterstützen. Das gelte auch für deren Einsatz auf kleinen Bearbeitungszentren. Messen im Prozess sei unverzichtbar, so Marcell Maier. (kmu)

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