Komplizierteste Teile für die Uhren- und Juwelenindustrie

Perfekte Qualitätsfertigung für die Uhrenindustrie

| Autor / Redakteur: Nikolaus Fecht / Anne Richter

Präzisionsarbeit: Das nur 15 mm hohe und 46 mm breite Gehäuse der neuen Armbanduhr UR-111C wird auf einer Bumotec s191V von Starrag aus einem Aluminiumrohling gefräst – einschliesslich einer 20 mm tiefen, seitlichen Tasche zur Aufnahme des Uhrwerks.
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Präzisionsarbeit: Das nur 15 mm hohe und 46 mm breite Gehäuse der neuen Armbanduhr UR-111C wird auf einer Bumotec s191V von Starrag aus einem Aluminiumrohling gefräst – einschliesslich einer 20 mm tiefen, seitlichen Tasche zur Aufnahme des Uhrwerks. (Bild: Ralf Baumgarten)

Im Showroom präsentiert Lamborghini Genève wohlhabenden Kunden italienische Luxussportwagen, während im Keller Niru Swiss hochkomplexe Bauteile für die Juwelen- und Uhrenbranche bearbeitet. Die Hauptrolle übernimmt dabei seit einem Jahrzehnt eine Bumotec s191V von Starrag.

Klein, fein und exklusiv: Mit diesen drei Worten lässt sich das Unternehmen beschreiben, das zum internationalen Konzern Niru Diamonds Israel Ltd. aus Tel Aviv gehört. Das ursprünglich vor vier Jahrzehnten in Indien von Ranjeet Barmecha gegründete Unternehmen hat sich weltweit mit der Bearbeitung und Veredlung von Rohdiamanten einen Namen gemacht. Um diese Expertise auch für andere Bereiche zu nutzen, folgte 2009 die Gründung der «State of the Art Genève CNC-Factory»: Niru Swiss SA betreut mit seinen vier Mitarbeitern ausser der Juwelenindustrie mittlerweile vor allem edle Uhrenmarken aus der Schweiz, für die primär Gehäuse aus allen gängigen Werkstoffen wie Aluminium, Edelstahl, Gold oder Titan typischerweise in den Losgrössen 10 bis 300 entstehen.

«Erste Hilfe» in Sachen Zerspanung

Interview mit Bassem Sudki, Projektingenieur bei der Starrag Vuadens SA

«Erste Hilfe» in Sachen Zerspanung

30.07.18 - Was zeichnet die Bumotec s181 aus, mit der die Lohn- dreherei Heinrich aus Berlin in das Fräsen mit kritischen Bauteilen einsteigt, von deren Qualität das Leben von Rettungskräften abhängt? Für eine besondere Art der ersten Hilfe sorgte Bassem Sudki, Projektingenieur bei der Starrag Vuadens SA, Vuadens (Schweiz). lesen

Produktiv und präzise: komplizierteste Teile für die Uhren- und Juwelenindustrie

«Hier herrscht bei den Jobshops ein extrem harter Wettbewerb», erklärt Geschäftsführer Julien Ducommon. «Wir behaupten uns mit der Konzentration auf komplizierteste Bauteile für die Uhren- und Juwelenindustrie, die in höchster garantierter Qualität und Präzision auf unserer Bumotec entstehen.» Dank der Investition konnte Niru nicht nur in der Uhrenindustrie Fuss fassen, sondern auch neue Branchen mit Erfolg angehen. «Mittlerweile stelle ich ab und an bereits Prototypen für die Medizintechnik her», freut sich Ducommon. «Ich zerspane neben Metallen nun auch Kunststoffe wie PEEK. Die meisten Prototypen entstehen übrigens in einer Aufspannung per Drehen und Fräsen.»

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Insgesamt kommen in Genf vier CNC-Werkzeugmaschinen zum Einsatz, drei davon stammen aus der Übernahme eines anderen Unternehmens. Niru Swiss entschied sich bei der vierten Maschine bewusst für das vertikale CNC-Hochleistungsbearbeitungszentrum Bumotec s191V, das präzise und produktive Zerspanung bietet. Die Kombination von Linearmotoren, Direktantrieben, Nanointerpolation und die hohe Messauflösung von 1/100 µm ermöglichen hohe Konturgenauigkeit (z. B. eine Rundheit von 1,4 µm bei einem Radius von 50 mm). Dank «der exzellenten thermischen Stabilität» können Ducommon und sein Team Bauteile 5-achsig simultan im Dauerbetrieb mit gleichbleibender Präzision in einer Aufspannung drehen und fräsen. «Mit entsprechender Automatisierungseinheit lässt sich die Bumotec auch ohne Personal in einer sogenannten Geisterschicht fahren», ergänzt Stéphane Violante, Marketing-Projektmanager bei der Starrag Vuadens SA. «Alles in allem fallen die ‹costs per part› deswegen deutlich niedriger als bei vermeintlich kostengünstigeren anderen Bearbeitungszentren aus.»

Für die Investition sprechen ausserdem höchste Vorschubgeschwindigkeit (50 m/min) und Beschleunigung (1,2 g) sowie die hohe, innerhalb von 1,5 s erreichbare Spindel-Drehzahl von 30 000 min-1. Die s191V ist mit einer Fanuc-31i-Steuerung ausgestattet, deren Bedienung spezielle interaktive Bediener­interfaces von Bumotec erleichtern. All diese Vorteile schätzen anscheinend die meisten Besitzer, wie Ducommon feststellen musste: «Ich hätte auch eine gebrauchte Bumotec gekauft, doch sie wird nur sehr selten angeboten.»

Dokumentierte perfekte Qualität

Die Herstellung derartig komplexer Bauteile funktioniert nur im engen CAD/CAM-Zusammenspiel mit den Kunden. In der Regel erhält Ducommon eine CAD-Datei. Die Zerspanung simuliert er mithilfe des Programms GibbsCAM auf dem Computer, um so die spätere Bearbeitung inklusive der Verfahrwege zu optimieren. Das Feintuning geschieht auf der Bumotec. Obwohl Niru Swiss digitale Inline-Messtechnik nutzt, checkt Ducommon alle Bauteile abschliessend in der separaten Qualitätssicherung mit Hightech-Equipment. Ducommon: «Trotz der vorgehenden Simulation und Optimierung kommen wir bei unseren komplexen Bauteilen nicht ohne ständige Überprüfung aller Kennwerte aus. Wir müssen bei jedem Bauteil stets dokumentieren, wie perfekt es gefertigt wurde. Das ist der Preis für die Produktion von komplexen, qualitativ hochwertigen Bauteilen in kleinen Losgrössen.»

Uhrengehäuse ohne aufschraubbare Bodenplatte

An neue Aufträge kommen die Genfer durch Probearbeiten, mit denen sie in kleiner Losgrösse Testbauteile fertigen. Wenn das Resultat stimmt, folgen grössere Aufträge: Dafür sorgen auch die Arbeiten für die avantgardistische Marke Urwerk und deren Gründer Felix Baumgartner, den der Niru-Swiss-Geschäftsführer noch aus seiner früheren Zeit als junger Arbeiter in der Uhrenbranche kennt. Aktuell bewährt sich das Bumotec-Bearbeitungszentrum bei der Bearbeitung eines besonderen Bauteils der Marke Urwerk: Das nur 15 mm hohe und 46 mm breite Gehäuse der neuen Armbanduhr UR-111C besitzt keine aufschraubbare Bodenplatte. Es wird vielmehr aus einem Aluminiumrohling gefräst – einschliesslich einer 20 mm tiefen seitlichen Tasche zur Aufnahme des Uhrwerks. Und das geschieht mit der gewohnten Qualität der Bumotec mit hoher Wiederholgenauigkeit im Mikrometer-Bereich – von frühmorgens bis spätabends.

Auch dieses Bauteil wird dazu beitragen, dass der Bekanntheitsgrad von Niru Swiss weiter zunimmt. Der 35-jährige Schweizer denkt deshalb schon an eine neue Werkstätte mit deutlich mehr Platz für Menschen und Maschinen. Welche Rolle spielt dann für ihn der Produktbereich Bumotec – etwa mit Blick auf den Starrag-Claim «Engineering precisely what you value»? Ducommon: «Mir kommt es in diesem harten Geschäft auf höchste Produktivität, Präzision und Stabilität an. Und daher bin ich mir sicher, dass die nächste CNC-Maschine wieder eine Bumotec sein wird.»

Interview mit Felix Baumgartner, CEO der Marke Urwerk

In der Schweizer Chronometer-Branche überraschen sie immer wieder mit Produkten mit ungewöhnlichen Ideen zur Zeitmessung. Die Rede ist vom Uhrmachermeister Felix Baumgartner und Chef-Designer Martin Frei, den Gründern der Marke Urwerk. Deren Produktionsnetzwerk, das aus mehreren kleinen Manufakturen unter anderem in Genf und Zürich besteht, machte sich bereits einen Namen mit der elektronisch geregelten, mechanischen Armbanduhr EMC und der AMC (Atomic Mechanical Control) Pendule Sympathique, die in Anlehnung an eine Erfindung ihres Landmannes Abraham Louis Breguet aus zwei Uhren besteht. Breguet baute nach Überlieferung im 18. Jahrhundert 12 bis 15 Paare mit jeweils einer Taschen- und einer Pendeluhr, die um Mitternacht die Taschenuhr sekundengenau einstellte und den Gang regulierte, um den Vor- oder Nachgang auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Aufgabe übernimmt nun mehr als zwei Jahrhunderte später bei Urwerk eine Atomuhr, die ebenfalls um Mitternacht die Ganggenauigkeit einer Armbanduhr überprüft und eventuell reguliert. Massstäbe setzt Urwerk aber auch auf dem Gebiet der Zerspanung. «Wir haben als erster Hersteller vorgeführt, wie sich mit einem CNC-Bearbeitungszentrum echte 3D-Gehäuse hochpräzise in einer Aufspannung zerspanen lassen», betont stolz Urwerk-CEO Baumgartner. «Nun machen es uns andere nach.» SMM im Gespräch mit Felix Baumgartner und Stéphane Violante, Marketing-Projektmanager von Starrag Vuadens.

SMM: Herr Baumgartner, wichtige Teile Ihrer neuen Armbanduhr – Gehäuse und Uhrwerk – entstehen in Genf beim Jobshop Niru auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum Bumotec s191V von Starrag. Urwerk gilt als avantgardistischer Vorreiter der Branche: Wie werden Sie diesem Anspruch bei der UR-111C gerecht?

Felix Baumgartner: Die UR-111C setzt eine Idee fort, die wir bereits vor zehn Jahren angegangen sind – die Realisierung von mechanischen Uhren mit linearer Zeitanzeige. Es geht darum, die Zeit nicht mit Ziffern oder Zeiger, sondern in einer fortlaufenden, geraden Linie anzuzeigen. Dabei steht das C für die Schlange Cobra.

Die Zeit verbiegt sich also wie eine Schlange?

F. Baumgartner: Exakt, die Minuten schlängeln sich spiralförmig über eine Walze, während die 111C die Stunde digital anzeigt. Statt einer Krone an der Seite gibt es auf der Oberfläche eine Rolle, die dem Uhrenbesitzer beim Aufziehen ein ganz neues Erlebnis bietet. Ebenso unkonventionell geschieht das Einstellen der Zeit in 15-Minuten-Schritten durch Ziehen eines Hebels. Der Zylinder wird nur mit einer Drehung von 300 Grad aufgezogen, während er die aufgezogene Kraft nutzt, um die letzten 60 Grad zu «springen». Innerhalb dieses Sprungs wird die Stunde weitergeschaltet.

Wie zeigen Sie die Sekunden an?

F. Baumgartner: Ein feingeschliffenes Glasfaserbauteil überträgt die ebenfalls digitale Sekundenanzeige aus dem Inneren des Uhrwerks. Die Idee stammt von Chef-Designer Martin Frei, der sich zu dieser Konstruktion von einem steinförmigen Kunstwerk auf seinem Schreibtisch inspirieren liess, das wie ein Kristall kleine Objekte realistisch dreidimensional erscheinen lässt. Unser Glasfaserblock funktioniert nicht wie eine Lupe, sondern wie ein optischer Projektor.

Wie kommt das 5-Achs-Bearbeitungszentrum Bumotec s191V ins Spiel?

F. Baumgartner: Die ungewöhnliche Gehäusekonstruktion lässt sich mit konventioneller Produktionstechnik nicht herstellen. Üblicherweise wird ein Gehäuse von hinten mit einem Deckel eingeschalt. Wir benötigten stattdessen ein dichtes Gehäuse mit einer tiefen, geräumigen Tasche, in die wir das Uhrwerk seitlich einschieben. Dieser Seiteneinschub ist mehr als 20 mm tief, etwa das Doppelte der sonst üblichen Tiefe. Dank dieser Konstruktion liess sich – wie geplant – eine extrem dünne, gut tragbare Uhr realisieren.

Das klingt sehr nach der typischen Denkweise eines Ingenieurs, denn Sie lassen ja Gehäuse und Uhrwerk nicht von ungefähr auf Mikrometer exakt auf einer Werkzeugmaschine fräsen und drehen, die von einem ebenfalls für hohe Schweizer Präzision bekannten Unternehmen stammt. Welche gemeinsamen Nenner besitzen die Marken Urwerk und Bumotec ausserdem?

F. Baumgartner: Der Uhrenbesitzer wünscht sich am Handgelenk eine komfortable Armbanduhr, die nicht nur schön aussieht, sondern zugleich ergonomisch ist und die sich leicht tragen lässt. Sie sollte dazu sehr präzise gefertigt und montiert werden. Denn eine Uhr ist nun mal für mich die beste Art von Schmuck, die ein Mann tragen kann.

Herr Violante, das klingt doch nach Starrag und seinem Claim «Engineering precisely what you value»?

Stéphane Violante: Das stimmt, wir starten bei der Maschinenentwicklung stets mit dem Nutzen für den Kunden, hier also der effektivsten Art und Weise, eine völlig neue Armbanduhr herzustellen.

Was sehen Sie als besondere Herausforderungen an?

S. Violante: Wir setzen ebenso wie Urwerk auf neue Funktionen, neues Design und eine neue Herangehensweise an die Herstellung von hochpräzisen Bauteilen. Ebenso wichtig ist uns die ergonomische Handhabung der Maschine. Beide Firmen treibt daher die gleiche Geisteshaltung an. Auf der Urwerk-Homepage steht: «Es muss eine starke Verbindung zu einem Mechanismus geben, der in dein Handgelenk übergeht: Eine Maschine wird Teil von dir und gibt dir Informationen als Gegenleistung für Energie.» Das wäre die nächste Gemeinsamkeit: Urwerk bezeichnet ein Chronometer auch als Maschine. Doch wie sieht es mit der Herstellung dieser Maschinen aus?

F. Baumgartner: «Form follows function» gilt auch für uns, wobei wir die praktische Umsetzbarkeit von Ideen gleichfalls als sehr wichtige Funktion ansehen.

S. Violante: Für Urwerk kommt es darauf an, mit der Präzision eines CNC-Bearbeitungszentrums Bauteile zu fertigen, die sich später per Hand gut weiterbearbeiten und zu einem hochkomplexen Chronometer montieren lassen. Ebenso setzen wir von Starrag auf die Kombination von Hightech und Handwerk: So werden die Führungen unserer Werkzeugmaschinen nach wie vor aufwendig manuell geschabt und poliert.

Eine wichtige Rolle spielt bei Werkzeugmaschinen der After-Sales-Service: Was bietet Urwerk hier als besondere Dienstleistung?

F. Baumgartner: Ein Urwerk-Chronometer wird alle zwei bis drei Jahre bei uns unter die Lupe genommen. Sie erhalten dazu eine besondere Oberflächenbehandlung, die auch nach Jahren noch das Entfernen von Kratzern per Polieren erlaubt. Das unterscheidet unsere Uhren von vielen anderen Marken. Urwerk steht für mutige Ideen zur Zeitmessung. SMM

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