Verbundwerkstoffe Präzisionsteile zuverlässig fertigen

Redakteur: Anne Richter

Das in Leicestershire, Grossbritannien, ansässige Unternehmen Surface Generation entwirft und baut anspruchsvolle Heiz-/Kühl-Lösungen zum Herstellen von Komponenten aus Verbundwerkstoffen. Seine innovativen Anlagen werden von weltweit führenden Kunden in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Kraftfahrzeuge, Unterhaltungs- und Haushaltselektronik genutzt und enthalten Präzisionsteile, die auf drei CNC-Bearbeitungszentren der Modellreihe VF von Haas hergestellt werden.

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Zu den grössten Herausforderungen bei der Bearbeitung von Stammwerkzeugen zählt das Einbringen tiefer Taschen in beengten Stellen; hier ist die VF-4 mit innerer Kühlmittelzufuhr eine grosse Hilfe.
Zu den grössten Herausforderungen bei der Bearbeitung von Stammwerkzeugen zählt das Einbringen tiefer Taschen in beengten Stellen; hier ist die VF-4 mit innerer Kühlmittelzufuhr eine grosse Hilfe.
(Bild: Haas)

Wenn man etwas auf völlig neue Art und Weise machen möchte, braucht man gute Ideen und überzeugte Investoren. Als Ben Halford im Jahr 2000 sein Unternehmen Surface Generation als Ausgliederung einer Technologieberatungsfirma gründete, hatte er beides. Das war eine tolle Sache, denn ein paar Jahre später sah die Zukunft von Surface Generation nicht mehr so rosig aus. «Die Finanzkrise von 2007/8 hat uns schwer getroffen», sagt Halford. «Aber mit der Unterstützung durch unsere Anteilseigner haben wir uns daran gemacht und ein Produkt entwickelt, für das wir eine beginnende Nachfrage erkannten: Wir wollten eine Technologie zum schnellen Erwärmen und Abkühlen für die Produktion von Komponenten aus Verbundwerkstoffen anbieten. Und genau das machen wir heute.» Diese Technologie hat sofort einen Markt gefunden und die Produktion hat sich vervielfacht. «Heute haben wir 30 Angestellte und alle Hände voll zu tun, um die Nachfrage einiger sehr bekannter Unternehmen aus der ganzen Welt zu befriedigen.»

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Verbesserungen bei Präzisionsumformteilen

Surface Generation behauptet, dass seine patentierte Technologie der «Production to Functional Specification» (PtFS) den Herstellern in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Kraftfahrzeuge, Unterhaltungs- und Haushaltselektronik in Bezug auf Kosten, Qualität und Lieferfristen wesentliche Verbesserungen bei Präzisionsformteilen bietet. «Die meisten Verbundteile werden gekocht, das heisst in einem Autoklav bei grosser Hitze gehärtet», erläutert Halford. «Doch handelt es sich dabei um einen isothermischen Prozess, bei dem die Temperatur, der das Werkstück ausgesetzt wird, konstant bleibt. Wenn man aber unterschiedlich dicke Teile, beispielsweise aus einer Kombination verschiedener Materialien, herstellen möchte, kann das nicht im Autoklav erfolgen, da die einzelnen Bereiche des Teils auf unterschiedliche Temperaturen erhitzt und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abgekühlt werden müssen.»

Tägliche Routine auch bei kniffligen Teilen

Das Geheimnis des Erfolges von PtFS besteht in einer kundenspezifischen Schachbrettkonfiguration, bei der jedes Quadrat eines Formwerkzeugs computergesteuert separat erhitzt und mit Druckluft abgekühlt wird. Auf diese Weise können alle Arten von Materialien, einschliesslich Duroplaste, Thermoplaste, Metalle und Glas, bis zu einer Temperatur von 850 °C verarbeitet werden.

Surface Generation ist es gelungen, sich schnell einen Ruf für technische Lösungen zu erarbeiten, wenn, wie Halford meint, ein Kunde in eine ausweglose Situation gerät, weil kein anderes Verfahren zu funktionieren scheint. Diese kniffligen Teile, wie er solche anspruchsvollen Arbeiten nennt, gehören jedoch zur täglichen Routine. «Das sind Komponenten, bei denen die allgemeine Meinung vorherrscht, dass sie nicht hergestellt werden können», und berichtet weiter: «Letztes Jahr hatten wir beispielsweise ein Teil, das ein Logo beinhaltete, das mit den üblichen Verfahren nicht formbar war. Doch uns ist es gelungen, das Problem zu 100 Prozent zu lösen. In einem anderen Fall haben wir die Zykluszeit von 2 Stunden auf nur 20 Minuten verkürzt. Solche gravierenden Verbesserungen sind mit unserem Verfahren möglich.»

Investition in Bearbeitungszentren von Haas

Doch ist der Erfolg von Surface Generation auch auf solide Investitionsentscheidungen zurückzuführen. Dazu gehören Investitionen in die neueste CAE-Technologie, wie in Solidworks und Powermill. Zudem hat das Unternehmen vom britischen Händler Haas Automation UK, Ltd. drei in den USA konstruierte und gebaute vertikale CNC-Bearbeitungszentren der Modellreihe VF erworben. Zuerst traf im Jahr 2012 das Bearbeitungszentrum VF-3 mit dem intuitiven drahtlosen Werkzeug- und Werkstückmesstastsystem (WIPS) ein. Ihm folgten vor etwa 18 Monaten ein Super-Speed-Bearbeitungszentrum VF-2SS und erst kürzlich eine Haas VF-4.

«Früher mussten wir Teile an externe Werkstätten vergeben. Da fehlte uns aber die nötige Kontrolle, Qualität und Flexibilität», meint Halford. «Mit der VF-3 hat sich das alles sofort geändert. Wir hatten uns auch CNC-Werkzeugmaschinen anderer Hersteller sorgfältig angesehen. Aber die Haas hat uns am besten gefallen. Zudem besitzt Haas UK ein sehr gutes technisches Team und einen hervorragenden Kundendienst, was unser Vertrauen erhöhte.»

Innere Kühlmittelzufuhr von Vorteil

Bei Surface Generation erfordert ein normales Stammwerkzeug eine Bearbeitungszeit von etwa 200 Stunden. Zu den grössten Herausforderungen zählt dabei das Einbringen tiefer Taschen an beengten Stellen. Hier ist die VF-4 mit der inneren Kühlmittelzufuhr (IKZ) eine grosse Hilfe. Darüber hinaus bewältigen die Maschinen von Haas eine weitere Herausforderung, nämlich die Bearbeitung der Scherkanten an Presswerkzeugen. Das Unternehmen gewährleistet einen Abstand von 25 bis 50 Mikrometer von der Verbundfläche und versucht gleichzeitig der komplizierten Kontur zu folgen.

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