Produktivitätssteigerung Präzision kostengünstig erzielen

Redakteur: Anne Richter

Die Produktion von Konsumgütern und Präzisionsteilen setzt anspruchsvolle Fertigungstechnologien voraus. Die GF Machining Solutions bietet dazu Maschinen, Systemlösungen und Kundendienstleistungen, die den Kunden selbst in einem wirtschaftlich schwierigen Umfeld Vorsprung verschaffen. Sechs Beispiele stehen stellvertretend, wie Produktivitätssteigerung mit Innovationen von GF Machining Solutions gelingt.

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Drahtrollenwechselsystem automatisch.
Drahtrollenwechselsystem automatisch.
(Bild: GF Machining Solutions)

Der Trend zur Miniaturisierung hält unvermindert an. Immer kleiner, immer präziser sind die Anforderungen bei Mikrobearbeitungen in der Medizintechnik, der Elektronik sowie der Informations- und Kommunikationstechnik. Aufgrund der vorgegebenen Grösse eines Mindestradius am Werkstück müssen deshalb bei der Drahterosion oft kleine Drahtdurchmesser verwendet werden. Unabhängig von der Maschine hat dies unmittelbar zur Folge, dass die Produktivität abnimmt, denn die geringere Schruppgeschwindigkeit führt zu einer längeren Gesamtbearbeitungsdauer.

Automatischer Drahtwechsel spart Zeit und Geld

Mit dem Automatic Wire Changer (AWC) war GF Machining Solutions Vorreiter im Bereich des automatischen Drahtwechsels mit zwei kompletten Drahtkreisen. AWC ist auf den Drahterosionsmaschinen CUT X000 erhältlich und bietet zwei wesentliche Vorteile: Erstens können Drähte mit grossem Durchmesser zum Schruppen bei wirtschaftlicher Geschwindigkeit sowie kleine Drahtdurchmesser für die Endbearbeitung feiner Details eingesetzt werden. Zweitens kann zur Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit für den Hauptschnitt ein beschichteter Draht oder ein Draht mit grösserem Durchmesser verwendet werden. Der Nachschnitt erfolgt anschliessend mit einem Standarddraht. Immer wechselt das System den Draht vollautomatisch zwischen Schruppen und Schlichten, was auch die automatische Änderung der Bearbeitungseinstellungen und des Drahtoffsets ohne Bedienereingriff beinhaltet. Für den Kunden ergeben sich somit folgende Marktvorteile: Teile können automatisch und unbeaufsichtigt bearbeitet werden und selbst bei hohen Werkstücken können feine Details verwirklicht werden. Wenn es also gilt, wirtschaftliche oder technische Vorgaben beim Drahterodieren zu berücksichtigen, ist der Automatic Wire Changer von GF Machining Solutions erste Wahl.

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Bearbeitungsparameter beim Fräsen automatisch generieren

Eine der neusten Innovationen von GF Machining Solutions ist das Operator Support System (OSS) extreme. Zielvorgaben wie Geschwindigkeit, Oberflächenqualität und auch Werkstückgewicht sind die Variablen beim Programmieren einer Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine. Sollen optimale Ergebnisse erzielt werden, verlangt dies viel Erfahrung und Know-how. OSS extreme bringt nun das dynamische Verhalten der Maschine exakt in Einklang mit den Werkstückvorgaben. Der Bediener kann auf zwölf vordefinierte Einstellungen zurückgreifen und diese nach Bedarf erweitern. Das System passt dann die Algorithmen der Achsensteuerung an und verringert dadurch die Laufzeit um bis zu 25 Prozent. Der Aufwand beim Einfahren eines Werkstückes wird stark reduziert und erlaubt eine schnelle Optimierung der Prozesse. OSS extreme beschleunigt die Fertigung ohne Qualitätsverlust.

Neuer Generator treibt Drahterosion vorwärts

Die GF Machining Solutions betrieb Grundlagenforschung, um einen neuen Generator für die Drahterosion zu konzipieren. Wichtigstes Ergebnis: neues, an den Intelligent Power Generator (IPG) angepasstes Direct-Power-Supply-Modul. Problemlösung: Die Impulse müssen abgeschaltet werden, bevor die Ionen den Draht erreichen. Denn dann steigt das Risiko für Drahtriss oder das Drahtmaterial wird auf das Werkstück aufgetragen oder die von Wärme beeinflusste Zone und die weisse Schicht werden grösser. Dieses physikalische Gesetz war die Basis für den Generator, der nun auf den Drahterosionsmaschinen CUT 2000 S und 3000 S im Einsatz ist. Dieser Generator ohne Kabel und mit kleinerem Wechselstromwiderstand regelt die Energie jedes Funkens mit grosser Genauigkeit und liefert beste Oberflächenqualität von bis zu Ra 0,05 μm. Die Drahterosionsmaschinen bieten für Benutzer mit sehr anspruchsvollen und unterschiedlichsten Bedürfnissen einen hohen Grad an Genauigkeit in Verbindung mit perfekter Oberflächenqualität und höchster Geschwindigkeit. So hat sich zum Beispiel bei einem 100 mm dicken Werkstück aus Stahl die Bearbeitungszeit um über 30 Prozent verbessert. Das ist schnelle Drahterosion.

Lasertexturierung beschreitet neue Wege

Seit GF Machining Solutions die ersten Maschinen für Lasertexturierung auf den Markt brachte, hat sich der Herstellungsprozess von strukturierten Oberflächen komplett verändert. So war das bisherige Ätz-Verfahren aufwendig, die Wiederholgenauigkeit unzuverlässig und die Gestaltungsfreiheit eingeschränkt. Zudem fielen Säuren, Schlämme und Späne an, die sich nur mit hohem Aufwand umweltfreundlich entsorgen liessen. Anders die Lasermaschinen von GF Machining Solutions: Anfallende Dämpfe und Partikel werden direkt am Werkstück abgesaugt. Und anders auch die Möglichkeiten beim Design: Mit 3 bis 5 Achsen können unbegrenzt 3D-Geometrien reproduziert werden. Mit den leistungsstarken Laserquellen feinste Details bis 3 mm Tiefe in eine Vielzahl von Werkstoffen, von hart bis glasig, eingebracht werden. Entsprechend dem Muster können beim Texturieren dann 10 bis 150 Schichten abgetragen werden. Auch das Erstellen der Bearbeitungsprogramme ist neu: Mit einer Bitmap/Graustufendatei, die im Photoshop vorbereitet oder mittels Reverse Engineering mit einem 3-D-Scanner von einer bestehenden Oberfläche abgenommen wird, ist die Texturierung festgelegt. Die in der Lasermaschine integrierte Software generiert ein virtuelles Werkstück mit der Textur, das genau das reale Werkstück reproduziert. Der ganze Herstellungsprozess ist dadurch sicher und kontrolliert. Die Zukunft der Texturierung ist da.

Erosion optimiert Fertigung von Luftfahrtkomponenten

Bis ins Jahr 2020 sollen neue Flugzeuge 50 Prozent weniger Kerosin verbrennen und gleichzeitig den Ausstoss von Kohlendioxid (CO2) um 50 Prozent und den von Stickoxid (NOX) um 80 Prozent reduzieren sowie die Lärmbelastung um die Hälfte senken. Anspruchsvolle Ziele, die sich nur mit innovativer Technik und Fertigung verwirklichen lassen. Ein erster Schritt ist es, die Turbineneintrittstemperatur der Triebwerke zu erhöhen. Turbinenräder erfordern Materialien mit mechanischer Widerstandsfähigkeit bei sehr hohen Temperaturen, daher sind diese Superlegierungen sehr schwer zu zerspanen. Die Lösung: Das bisherige Herstellverfahren Räumen mit Drahterosion zu ersetzen. Das berührungslose Verfahren hat keine Einschränkungen bei Design und Materialhärte. Der Prozess ist einfacher und sicherer, die Produktion wird flexibler und durch Automation wesentlich produktiver. Ergebnis: Die Herstellkosten sinken um 40 Prozent und die Maschinenkosten pro Schaufelrad um 42 Prozent. Für die Bearbeitung werden «dedicated» Drahterosionsmaschinen CUT 200 eingesetzt, deren Generator mit innovativer Technologie Mikrorisse und weisse Schichten im Material verhindert. Die Tischkonstruktion ist optimal auf die Freiheitsgrade für die Bearbeitung abgestimmt. Eigenschaften, die exakt den sensiblen Anforderungen bei der Herstellung von Turbinenschaufelrädern entsprechen. Damit das Fliegen umweltfreundlicher wird.

Automation wächst nach Bedarf

Die Fertigungskapazität der Maschine stösst an ihre Grenze und trotzdem soll effizient produziert werden. Ein Problem, das Transformer System 3R von GF Machining Solutions elegant löst. Ein skalierbares Automationssystem auf der Grundlage standardisierter Module. Die offene, flexible Architektur ist einer der grossen Vorteile dieses Systems. Deshalb können Maschinen unabhängig vom Hersteller in eine Fertigungszelle integriert werden. Der Transformer wird dann individuell für die jeweiligen Bedürfnisse konfiguriert und passt sich perfekt an den Maschinenbestand an. So kann es sogar mittels Spannfutter-Adaptern mit anderen Systemen in ein und derselben Automationszelle kombiniert werden. Zum Automationssystem gehört auch eine leistungsfähige Software mit der Fertigungsdaten strukturiert eingegeben oder über eine Datenschnittstelle importiert werden können. Die Zelle arbeitet alle Schritte ab, vom automatischen Be- und Entladen der mit Chips identifizierbaren Werkstücke und Werkzeuge bis zur Erfassung der Bearbeitungszeit für jeden Bearbeitungsvorgang. Das Transformer-Automationssystem transformiert stufenweise Maschinen zu profitablen Bearbeitungszentren. <<

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