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Schweizer Hochleistungswerkzeuge für Hochleistungswerkstoffe Mikron Tool: Die Elon Musks der Zerspanung

| Redakteur: Matthias Böhm

Drei Prodex-Awards hat Mikron Tool gewonnen, zuletzt den Best Performance Company Award. Seit 20 Jahren geht es nur vorwärts. Die Schnittwerte der Mikron-VHM-Werkzeuge sind jenseits jener der Mitbewerber, die Standzeiten ebenso. Das Unternehmen hat eine Innovationskultur entwickelt, die Elon Musks Tesla-Entwicklung in nichts nachsteht. Doch Innovationen und schnelle Werkzeuge sind das eine, es müssen auch interna­tionale Märkte erschlossen werden. Markus Schnyder (CEO), Alberto Gotti (Leiter R&D) und Silvia Schnyder (Leiterin Kommunikation) nahmen sich einen Tag Zeit, um mit dem SMM über ihre Zukunft zu sprechen.

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Die Elon Musks der Zerspanung: Das Team um Markus Schnyder (im Bild Alberto Gotti, CEO Mikron Tool Agno, gemeinsam mit SMM-Chefredaktor Matthias Böhm im Mikron-Entwicklungszentrum) entwickelt Hochleistungswerkzeuge für Hochleistungswerkstoffe, die die Zerspanungsparameter auf den Kopf stellen.
Die Elon Musks der Zerspanung: Das Team um Markus Schnyder (im Bild Alberto Gotti, CEO Mikron Tool Agno, gemeinsam mit SMM-Chefredaktor Matthias Böhm im Mikron-Entwicklungszentrum) entwickelt Hochleistungswerkzeuge für Hochleistungswerkstoffe, die die Zerspanungsparameter auf den Kopf stellen.
(Bild: Thomas Entzeroth)

Können Sie in zwei Sätzen sagen, für welche Bereiche Sie Ihre Werkzeuge entwickeln.

Markus Schnyder: Wir fokussieren uns auf VHM-Werkzeuge im kleinen Durchmesserbereich für schwierigste Materialien, extrem leistungsstark, bei höchster Prozesssicherheit, mit hervorragenden Standzeiten. Damit ist alles gesagt. Ursprünglich kommen wir aus der Sonderwerkzeug­entwicklung für die Automotive- und Maschinenbau-Industrie, was noch immer ein wichtiges Standbein ist.

Aber Sie verändern sich seit einigen Jahren.

Alberto Gotti: Die Herausforderungen an unsere Werkzeuge wuchsen mit der Technologieentwicklung in der Automobilindustrie, konkret der Benzin-Einspritzpumpen, die zunehmend aus Rostfrei-Stahl gefertigt wurden. Die Zerspanung wurde schwieriger, gleichzeitig musste es immer schneller gehen. Das hat uns gefordert, aber wir waren immer ganz vorne mit dabei. Für uns waren das ideale Bedingungen: Serienteile noch und noch, mit vielen zum Teil extrem kleinen Bohrungen. Das war unser Einstieg in schwierige Materialien, gepaart mit höchster Prozesssicherheit.

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Heute sind Sie aber in mehreren Märkten unterwegs.

M. Schnyder: Unsere Spezialisierung hat uns die Türen für neue Märkte geöffnet. Welche Märkte wir bearbeiten, spielt aber letztlich keine Rolle, entscheidend sind die anspruchsvollen Materialien. In der Medizin­technik, vermehrt in der Uhrenfertigung sowie der Luft- und Raumfahrt inklusive Energietechnik liegen unsere neuen Herausforderungen.

Ein Grund für Ihre guten Zerspanwerte liegt in der Kühlung Ihrer Werkzeuge.

M. Schnyder: Richtig, begonnen hat das mit den Crazy-Drill-Bohrern. Nachdem wir im Bohren derart gut mit den Kühlkanälen gefahren sind, haben wir 2013 die Kühlkanäle unserer Fräswerkzeuge sogar patentieren lassen. Auch hier 1000 % Kühlung, Kühlung, Kühlung. Voll durch den Schaft direkt in die Zerspanungszone. Damit sind wir kompletter geworden. Wir haben uns ganz ambitiös zum Ziel gesetzt, die Technologieführerschaft im Bearbeiten hoch anspruchsvoller Materialien zu übernehmen. Das klingt vielleicht ein wenig überheblich. Aber wir machen hier im Tessin tatsächlich Werkzeuge, die weltweit führend sind. Derzeit gibt es nichts, was unsere Werkzeuge an Performance übertrifft.

Welche Bedeutung hat das Produktspektrum im Bohr-Frässegment?

Silvia Schnyder: In den letzten 20 Jahren, seitdem wir Standardwerkzeuge entwickeln, haben wir einen Katalog an Hochleistungs-Werkzeugen herausgebracht. Heute macht dieser Bereich etwa 50 % des Umsatzes aus. Unser Ziel ist es, noch breiter zu werden, dort wo es die Bedürfnisse im Markt erfordern. Deshalb verstärken wir uns weiter im Tieflochbohren, aktuell bis 40xD für rostfreie Stähle. Heute gehen wir aber auch in die «grösseren» Durchmesserbereiche bis 8 mm rein. Bisher fokussierten wir uns bis auf 6 mm.

Welche Herausforderungen ergeben sich bei der Entwicklung von Standardwerkzeugen?

Alberto Gotti: Wenn wir neue Schneidgeometrien für Standardwerkzeuge entwickeln, dann müssen wir enorm aufpassen, dass wir keine Patente verletzten. Ich nenne das Patentfallen. Viele Unternehmen entwickeln Patente, bringen sie aber nicht in den Markt. Das geht in Richtung Innovationsvermeidung. Ein Beispiel: Für das Tieflochbohren von Titan sind spezifische Geometrien ideal geeignet. Die sind bereits patentiert, werden vom Patentinhaber jedoch nicht in den Markt gebracht. Es gilt jetzt eine Lösung zu finden, die die Patente nicht verletzt.

Welches sind aktuell die echten materialtechnischen Herausforderungen?

A. Gotti: Ganz klar Cobalt-Chrom-Legierungen, ein ganz schwieriges Material. Dann Tieflochbohren in Titan, da gibt es kaum eine Lösung, die gut und schnell funktioniert. Damit gibt es konkret zwei Fertigungs-Lücken, da gehen wir ran und haben bereits gute Resultate. Zudem kommen vermehrt Wolframlegierungen in den Markt.

Warum ist Tieflochbohren von Titan so schwierig?

A. Gotti: Tieflochbohren von Titan ist mit das Anspruchsvollste, was wir jemals gemacht haben. Ab 3xD baut sich ein Druck auf die Bohrer-Flanken auf. Wir haben das am Anfang nicht verstanden. Titan drückt beim Tieflochbohren enorm, das ist wie Gummi. Reintitan hat eine Bruchdehnung von über 50 %, eine zerspanungstechnische Katastrophe. Die Schneide überhitzt sehr leicht, die Wärmeleitung ist sehr schlecht. Das Material klebt an der Spanfläche. Der Spanbruch ist ganz schwierig.

Wie machen das die Mitbewerber?

A. Gotti: Die gehen alle runter mit den Schnittdaten. Bei Knochenschrauben ist die Bohrung der langsamste Schritt. Das wollen wir ändern.

Wo wird Cobalt-Chrom eingesetzt?

A. Gotti: Künstliche Kniegelenke werden vermehrt aus Cobalt-­Chrom gefertigt. Ein sensationelles Material für den Konstrukteur, ein fürchterliches Material für den Zerspaner. Zuerst dachten wir Cobalt-­Chrom schruppen wir weg wie nichts. Wir meinten, mit unserer Kühlung könnten wir alle Zerspanungsprobleme lösen. Die ersten Versuche haben uns auf den Boden der Tatsachen geholt. Die Werkzeugschneiden brachen einfach weg, die waren für Cobalt-Chrom viel zu schwach ausgelegt. Wir sind grausam auf die Nase gefallen und haben gelernt: Cobalt-Chrom ist ein übles Material, kaum zerspanbar. Doch da wird’s richtig interessant für uns.

Was machten Sie?

A. Gotti: Wir mussten komplett neue Geometrien auf den Werkstoff zugeschnitten entwickeln. Das können wir. So haben wir uns daran gemacht, für das Cobalt-Chrom-­Kniegelenk ein Fräserprogramm inklusive Frässtrategien zu entwickeln, mit dem das gesamte Bauteil effizient und prozesssicher gefertigt werden kann. Einen Schrupp- und Schlichtfräser mit Eckenradius für die Tasche. Darüber hinaus einen T-Nutenfräser für die Fertigung eines Hinterschnitts. Heute sind unsere Werkzeuge teilweise bereits bei den Kunden in der Produktion.

Stichwort Frässtrategien, welche Bedeutung haben sie zukünftig?

M. Schnyder: Das kommt immer mehr. Gerade in dem Segment der kleinen Werkzeuge sind die Schnittdaten und Frässtrategien essenziell, um den grössten Nutzen aus den Werkzeugen herauszuholen. Ein 0,5-mm-Mikrowerkzeug verhält sich zerspanungs- und kräftetechnisch komplett anders als ein 10-mm-Werkzeug. Man muss die Frässtrategien neu denken. Im letzten Jahr haben wir eine Lösung für die Herstellung von Torx-Knochenschrauben entwickelt. Dabei handelt es sich nicht nur um die Bohrer und Fräser, sondern um den gesamten Prozess. Wir liefern Werkzeuge und NC-Daten zugeschnitten auf die Rahmenbedingungen des Kunden.

Und wie sieht es beim Bohren aus?

M. Schnyder: Generell: Bohren und Fräsen gehören oft zusammen. Aber Bohrer und deren Prozesse lassen sich leichter implementieren als Fräsprozesse. Das liegt auch daran, dass der Prozessablauf beim Bohren weniger komplex ist, eine Achse, fertig. Ggf. höherer Vorschub und anstatt fünf Mal entspänen gehen wir in einem Schuss durch.

Aber Bohren ist nicht unproblematisch als Prozess.

M. Schnyder: In der obigen Antwort ging es um die Fertigungs-Strategie. Bohren als solches ist äusserst anspruchsvoll. Unsere Bohrer sind im Turbinenbereich bei Kühlbohrungen mittlerweile extrem gefragt. Bei einer Gasturbine liegen die Kosten schnell im 5- bis 6-stelligen Bereich. Wenn wir hier am Ende der Prozesskette Bohrungen machen, dann darf kein Bohrer brechen. Das ist ein No-Go. Selbst wenn wir 10-mal schneller bohren würden, aber die Prozesssicherheit nicht stimmen würde, kämen wir da nicht rein. Das Risiko geht keiner ein. Bei uns passt sowohl Standzeit als auch Prozesssicherheit, deshalb sind wir ein interessanter Partner für Kühlbohrungen in der Turbinenfertigung. Für uns ist das ein ganz bedeutender Schritt. Das spricht sich dann rum.

Zurück zur Medizintechnik, was erwarten Sie sich in diesem Sektor?

M. Schnyder: Der medizintechnische Bereich wächst weltweit jährlich um 5 bis 7 Prozent, chirurgische Instrumente, orthopädische Implantate, Zahnimplantate. Die USA sind führend, Irland, Deutschland und die Schweiz sind hervorragend positioniert. Aktuell werden zum Beispiel 1,2 Milliarden Schrauben pro Jahr ge­fertigt. Mit einem Wachstum von 5 %. Da besteht für uns ein Riesenpotenzial, denn es geht um kleine Bearbeitungen in anspruchsvollen Materialien. Und genau da sind wir stark.

Sie meinten, Sie befinden sich in der Medizintechnik in der Lernphase, was meinen Sie damit?

M. Schnyder: Wenn man wie wir ursprünglich aus dem Automotivsektor und dem Maschinenbau kommt, dann ist die Medizintechnik ein neues Umfeld. Das fängt bei den Werkstoffen an. Es gibt ständig Weiter­entwicklungen. Mittlerweile werden auch Knochenschrauben aus Cobalt-­Chrom gefertigt. Wenn in diese Schrauben Bohrungen gebohrt werden müssen, sind wir mit unseren neu entwickelten Werkzeugen an vorderster Front.

Das heisst, Sie kommen auch wegen ihres Technologievorsprungs in diese Märkte?

M. Schnyder: Absolut, aufgrund der Leistungsfähigkeit unserer Werkzeuge sind wir mittlerweile im Markt eine bekannte Grösse. Mikron Tool steht für Höchstleistungswerkzeuge. Eine Halbierung der Prozesszeiten liegt je nach Werkzeug schon drin.

Teilweise werden Bohrungen in Implantate nicht gebohrt, sondern zirkulargefräst, warum macht man das?

Alberto Gotti: Das ist das Schöne an der Fertigungstechnik: Viele Wege führen zum Ziel. Welches der beste Weg ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab und ist von Firma zu Firma und von Bauteil zu Bauteil unterschiedlich. Ein Beispiel: Beim Bohren wurden die Axialkräfte zu hoch, die Bauteile wurden aus dem Spannsystem gerissen. Jetzt könnte man geringere Vor­schübe nehmen, aber dann dauert der Prozess länger. Da haben wir eine Lösung mit Zirkularfräsen generiert. Die Krafteinleitung wurde dadurch komplett geändert, die Axialkräfte verringerten sich um den Faktor fünf.

Können Sie solche Erfahrungen in anderen Bereichen nutzen?

M. Schnyder: Es ist sogar sehr wichtig, dass wir solche Lösungen auf andere Anwen­dungen skalieren können. Unsere Stärke ist es, Lösungen für spezielle Anwendungen schnell entwickeln und auch in Serie fertigen zu können. Dass wir hier stark sind, liegt auch daran, dass wir aus dem Bereich der Sonderwerkzeuge kommen und über viel Know-how in der Mikro- und Makro-Geometrie von VHM-Werkzeugen verfügen. Hinzu kommt: Wenn die Nachfrage steigt, sind wir parat und können die Werkzeuge auch auf Lager halten.

Sie haben in den letzten Jahren eines der modernsten Entwicklungszentren der Schweiz aufgebaut. Warum machen Sie das?

M. Schnyder: Wenn man, wie wir, gegenüber guten Mitbewerbern mit deutlich höheren Vorschüben in Inconel fahren will, bei höheren Standzeiten, dann muss man testen, testen, testen. Da darf kein Bohrer zwischendurch einmal brechen. Das wäre ein No-Go. Deshalb haben wir ein derart grosses und modernes Technologiezentrum. Dahinter steckt qualifiziertes Personal als auch modernste WZM-Technologie.

Das heisst, Sie haben zum einen die Werkzeugherstellung als auch die Versuchs- und Entwicklungsabteilung direkt an einem Ort konzentriert und eng vernetzt.

Alberto Gotti: Genauso ist es. Einer unserer grossen Vorteile ist, dass wir schnell und flexibel in der Werkzeugentwicklung sind. Wir haben die Möglichkeit, einen Bohrer schnell auf die spezifische Anwendung hin zu schleifen, sofort zu testen, umzuschleifen und wieder zu testen. Besser geht es nicht.

Was heisst das für Kundenanwendungen?

Alberto Gotti: Damit können wir Werkzeuge kundenspezifisch auf die jeweilige Anwendung hin entwickeln. Dabei achten wir darauf, unsere Bedingungen hier im Technologiezentrum so gut wie möglich an die Fertigungsmöglichkeiten unserer Kunden anzupassen. Drehzahl, KSS-Druck usw. Wir entwickeln für Kunden Fertigungsprozesse, die wir programmieren und optimieren. Am Ende liefern wir auf die Kundenmaschinen zugeschnittene CNC-Programme, ggf. bereits von uns gefertigte Teile. wenn es sein muss, können wir sofort in die Serienfertigung der Werkzeuge einsteigen. Aber wir müssen auch aufpassen, denn wir haben hier, verglichen mit der Realität im Markt, technologische Top-Bedingungen mit unserem WZM-Park.

Werden Sie solche Dienstleistungen verrechnen?

S. Schnyder: Ja, wir bieten ganz spezifisch solche Dienstleistungen an, teilweise mit Pauschalpreisen für die Engineering-Leistungen. Ein äusserst interessantes Preisgefüge, lediglich die Werkzeugkosten kommen hinzu. Wir entwickeln uns dadurch auch weiter. Und für den Kunden bringt das den Riesenvorteil, dass er seine Produktion nicht unterbrechen muss, um einen Prozess einzufahren. Er kann diesen bei uns bis zum Optimum bringen und dann auf seine Produktion transferieren. Natürlich geht das nicht immer 1:1, aber wir haben bereits sehr gute Erfahrungen mit Technologietransfers gemacht.

Wie gibt man die Richtung der Entwicklung vor?

M. Schnyder: Einer strategischen Entwicklung muss man eine Richtung geben. Wo wollen wir in 5 respektive in 10 Jahren sein. Eine solche Richtung zu eruieren, ist alles andere als einfach. Es spielt zum einen eine Rolle, wie sich die zukünftigen Märkte entwickeln. Darüber hinaus, wo wir als Unternehmen herkommen, aus welchen Segmenten unsere Kunden kommen, welche Kompetenzen wir besitzen usw. Es spielen viele Faktoren eine Rolle, die man auf einen Nenner bringen muss.

Was heisst das konkret?

M. Schnyder: Ein Kunde wechselt nicht auf unsere Bohrer, wenn sie 10 % schneller bohren, das können wir vergessen. Deshalb sticht bei uns immer ein Grundprinzip heraus: Wir müssen besser sein als unsere Mitbewerber. Nicht 10 %, sondern 50 % oder noch besser 200 %. Das ist unser Ziel und das ist unser Fokus. Und für dieses Ziel entwickeln wir mit einem grossen Entwicklungs­team unsere Hochleistungs-­Werkzeuge. Darüber hinaus ist auch die Prozesssicherheit massgeblich und nicht zuletzt die Standzeit.

Thema Internationalisierung, welche Rolle spielen die Sprachen?

S. Schnyder: Wenn man sich internationalisieren will, sind Sprachen das A und O. Das fängt vor unserer Haustür an, Stichwort Uhrenindustrie: Das heisst, dass wir französisch, französisch und nochmals französisch kommunizieren müssen. In Agno sind wir generell fünfsprachig unterwegs, mit unseren Kollegen in China sogar sechssprachig. Da haben wir einen Vorteil in der Schweiz, wir sind schon dreisprachig. Kurz: Ohne Sprachen geht es nicht.

Und der spezifische Fachjargon muss auch stimmen.

S. Schnyder: Richtig, die Terminologie im Bereich der Medizintechnik als auch der Luft- und Raumfahrt muss sitzen. Selbst wenn unsere Berater alle Zerspanungsparameter perfekt beherrschen, wenn sie ein Kunden-Bauteil falsch benennen, werden sie nicht mehr ernst genommen. Das ist ein enormer Wandel für unser kleines Unternehmen.

Sie kooperieren seit Kurzem sehr eng mit DMG Mori.

M.Schnyder: Wir haben sehr gute Beziehungen zu DMG-Mori-Anwendungstechnikern aufbauen können. DMG Mori bedient Märkte, in denen auch wir tätig sein wollen. Die DMG-Techniker, mit denen wir zusammenarbeiten, haben das Potenzial unserer Werkzeuge relativ schnell erkannt. Gemeinsam eröffnen sich so neue Möglichkeiten. Dank dieser Kooperation kommen wir an Projekte, an die wir als Werkzeughersteller nicht so leicht rankommen würden.

Woran liegt das?

M. Schnyder: Wenn ein Unternehmen einen Hochleistungsfräser von uns kauft, dann sollte es seine Fertigungsprozesse anpassen. Das ist die eigentliche Crux daran. Wenn jemand einfach nur unsere Werkzeuge einsetzt, aber die Schnittwerte beibehält, dann passiert rein gar nichts, ausser dass die Standzeiten sich erhöhen. Aber damit verdient man kein Geld. Geld verdient man, wenn man das Zeitspanvolumen erhöht. Und dafür muss man die Prozesse anpassen. In einer laufenden Produktion ist das alles andere als Alltag.

Und bei einem WZM-Hersteller ist das anders?

M. Schnyder: Komplett anders. Wenn DMG Mori eine neue Maschine liefert, werden die Prozesse neu eingefahren. Wir haben somit eine «Tabula rasa». Solcher Aspekte muss man sich bewusst sein, man muss wissen, wie die Produktion funktioniert.

Welches sind Ihre zukünftigen Herausforderungen aus unternehmerischer Sicht?

M. Schnyder: Heute verfügen wir weltweit über die kompletteste Bohrerpalette im Mikrobereich bis 8 mm, die derzeit für schwer zerspanbare Werkstoffe am Markt erhältlich ist. Aber bis der Markt das realisiert, dauert das sehr lang, vor allem da wir international unterwegs sind. Generell sind wir ja ein kleines Unternehmen im Verhältnis zu den Top-Playern. Wir haben international eine Vertriebs-Mannschaft aufgebaut. Natürlich müssen unsere Produktionen in Agno und in Rottweil (DE) hinterherkommen, die sind oft am Anschlag. Deshalb sind wir an beiden Standorten an einem Neubau für die Produktion, der in kurzer Zeit fertiggestellt sein wird. Und dann geht’s weiter vorwärts. SMM

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