Automation im XXL-Format
Fräs-Bearbeitungszentrum Mikron HPM 1850U von GF
Die Fischer GmbH, ein Werkzeugbauer aus dem sächsischen Geringswalde, hat die Vorteile des Fräs-Bearbeitungszentrums Mikron HPM 1850U von GF Machining Solutions erkannt: Sogar die Grundplatten für die größten Werkzeuge fertigt das Unternehmen automatisiert.
Fischer Werkzeugbau blickt wie viele ostdeutsche Betriebe auf eine bewegte deutsch-deutsche Geschichte zurück. Dort, wo das Unternehmen angesiedelt ist, stand schon zu DDR-Zeiten ein metallverarbeitender Betrieb, in dem Holzbearbeitungswerkzeuge, technische Messer und Sägeketten für Kettensägen gefertigt wurden. Nach der Wende war der Betrieb im Vergleich zu jenen aus Westdeutschland als Ganzes nicht konkurrenzfähig.
Deshalb entschied sich Gründer Hartmut Fischer für ein Management-Buyout: Er überführte den Werkzeugbau des volkseigenen Betriebs in sein Privateigentum. Fischer sah darin Potenzial für den Fortbestand der Abteilung: „Unser Glück war damals, dass wir eine nagelneue Drahterosionsmaschine hatten – von der Firma Agie aus der Schweiz, heute GF Machining Solutions. Die Leute im Westen waren ganz überrascht, dass bei uns eine so hochwertige Maschine stand. Auf diese Weise gelang es mir, Kunden im Westen zu finden. Von da an sind wir gewachsen. Wir bekamen mehr und mehr Kunden und übernahmen komplexere Aufgaben. Auch heute sind unsere Draht- und Senkerosionsmaschinen immer noch von GF – aufgrund ihrer Präzision und Zuverlässigkeit“
Heute hat Fischer Werkzeugbau über 80 Mitarbeiter und fertigt Spritzgusswerkzeuge und Stanzwerkzeuge. Kunden, die zu Fischer mit den CAD-Daten eines Bauteils kommen, erhalten nach nur wenigen Tagen ein Angebot und etwa 8-10 Wochen später kann das Werkzeug fertig sein.
„Wir sind mit interner Konstruktion, Fertigung und Testmöglichkeiten praktisch komplett vertikal integriert – und das ist schon eine Besonderheit“, erklärt Silvia Fischer, Geschäftsführerin bei der Fischer GmbH. „Unser Prozess ist von der Konstruktion bis zur CAM-Programmierung in Siemens NX abgebildet, was sehr effizient ist: Wir konstruieren, fertigen und testen das Werkzeug innerhalb weniger Wochen. In allen diesen Bereichen sind wir sehr gut ausgestattet: beispielsweise mit 8 eigenen Konstrukteuren und einer eigenen 4000kN Produktionspresse von PME.“
Automation im XXL-Format – in Losgröße 1
„Nur wenn Späne fallen, wird auch Geld verdient“, erklärt Hartmut Fischer. „Deshalb sind wir auf die Mikron HPM 1850U umgestiegen. Mit der Maschine lassen sich Bauteile Fünf-Achs-Simultanfräsen. Sie hat einen weiteren, entscheidenden Nutzen. Während wir bereits weite Teile unserer anderen Fräsprozesse automatisiert haben, hielten uns die Größe und das Gewicht der Grundplatten davon ab, auch in diesem Bereich zu automatisieren. Das ist nun anders: Die HPM erlaubt uns, Werkstücke bis 1250 mm mal 1000 mm auf drei Wechselpaletten einzuspannen.“
Zwischen diesen kann die Maschine vollautomatisch wechseln. Dadurch ergeben sich diverse Vorteile: Zum einen läuft das Aufspannen und Entladen hauptzeitparallel– die Maschine fräst, während ein Mitarbeiter die Paletten bestückt. Des Weiteren ermöglicht sie mannlose Schichten. Bei Fischer gibt es einen Dreischichtbetrieb mit einer reduzierten Nachtschicht. Durch die Automation bleibt die volle Produktivität auch nachts und teilweise am Wochenende erhalten. Hartmut Fischer ist sich sicher: „Die Automation ist nicht nur etwas für die Serienfertigung, wie viele behaupten. Wir können das nicht bestätigen. Die Zeitersparnis beim Umrüsten, die mannlosen Schichten – das alles zahlt sich aus, auch bei Losgröße 1.“
Bereit für den mannlosen Betrieb
„Die Mikron HPM 1850U wurde durch und durch als automatisierte Maschine konzipiert“, erklärt GF-Verkaufsingenieur Frank Seifert. „Das wird schon am Werkzeugmagazin deutlich. Oft benötigen unterschiedliche Werkstücke auf den Paletten auch unterschiedliche Werkzeuge. Damit diese und eventuell nötige Schwesterwerkzeuge auch automatisiert zugeführt werden können, bedarf es Platz. Die Mikron HPM 1850U verfügt über ein Werkzeugmagazin mit 238 Plätzen. So kann Fischer wirklich alle Kombinationen an Teilen automatisiert fertigen.“
Perfekte Ergonomie auch bei schweren Werkstücken
Die Mikron HPM 1850U ist auch per Kran optimal zugänglich. Dadurch sind alle Paletten jederzeit für schwere Werkstücke erreichbar. Der Fokus lag aber auch auf dem Bediener: Auf Treppen oder Gitterroste wurde genauso verzichtet wie auf hohe Podeste. Die Paletten in den zwei Rüstplätzen können hydraulisch auf eine angenehme Arbeitshöhe abgesenkt und um 360 Grad gedreht werden. Die Hub- und Absenkbewegungen der Paletten sind dabei sehr gut gedämpft und stören nicht beim Fräsen.
Solider Rahmen
Eine Besonderheit der Mikron HPM 1850U ist ihre Konstruktion. Statt auf einem Betonbett, das vor Ort gegossen wurde, steht ihr einteiliger gusseiserner Rahmen auf drei Füßen. Die Wirkung ist wie bei einem dreibeinigen Stativ: Der Rahmen kippelt nicht. Die Maschine hat von sich aus eine hohe Steifigkeit – und nicht durch das Fundament.
„Früher haben wir noch Wände eingerissen, um eine neue Maschine zu installieren“, erinnert sich Hartmut Fischer. „Da wir in der neuen Halle große Tore haben, ist dies zum Glück nicht mehr nötig. Aber ich weiß noch genau, wie sehr uns solche Bauarbeiten damals eingeschränkt haben. Deswegen war es eine Erleichterung, dass für die Mikron kein eigenes Fundament gebaut werden musste. Uns bleibt durch die Rahmenkonstruktion vieles erspart: der Lärm, die Verschmutzung, die permanente Kommunikation mit den Handwerkern.“
Hohe Genauigkeit
Die mit den Werkzeugen von Fischer herzustellenden Blechteile haben bei sehr komplexen Konturen hohe Genauigkeitsanforderungen. Da sie im Werkzeug über mehrere Stufen herzustellen sind, erhöht sich die erforderliche Maßgenauigkeit erheblich. Die Toleranzkette beginnt in der Grundplatte. Damit sie exakt herzustellen ist, benötigt man eine entsprechende Maschine. Genau das bietet GF Machining Solutions: Die CNC Fräsmaschine HPM 1850U konnte unsere qualitativen Erwartungen im Plattenbereich über 1000mm vollständig erfüllen.
„Eine sehr genaue Maschine ist zunächst einmal steif ausgeführt“, erklärt Frank Seifert. „Denn im Fräsprozess muss man vor allem Dehnungen und Verwindungen eliminieren“
Sie treten in Folge von mechanischen Belastungen sowie durch thermische Einflüsse in jeder Bearbeitungsmaschine auf. Das Problem dabei: Wie weit sich ein Körper ausdehnt, hängt maßgeblich von seiner Größe und Form ab. Die Konstrukteure von GF Machining Solution haben mit einem durchdachten Maschinenkonzept einen äußerst steifen, verwindungsarmen Maschinenaufbau realisiert.
GF Machining Solutions begegnet dieser Herausforderung unter anderem mit einem Maschinenbett aus einem Stück. Zwei Ebenen und ein Führungsabstand über 800 mm in der X-Achse garantieren absolute Torsionssteifigkeit und Stabilität beim Schruppen. Dies spielt besonders dann eine Rolle, wenn schwere Werkstücke nicht zentrisch auf den Rundtisch aufgespannt werden können und dieser gedreht wird. Der symmetrische Aufbau und eine mantelgekühlte Spindel sorgen dafür, dass keine thermisch bedingten Ungenauigkeiten entstehen. Die Dehnungen haben so fast keinen Einfluss auf die Position des Werkzeuges in den X- und Y-Achsen. Und in der Z-Achse werden sie durch die konstante Temperatur unterdrückt.
Eine weitere Maßnahme sind besonders genau gefertigte Lager in den Achsen. Das erlaubt die Anordnung als Fest-fest-Lager im Gegensatz zu einem Fest-los-Lager. Die Vorspannung löst diese Überbestimmung auf, was wiederum die Steifigkeit erhöht. So wird trotz der Größe der Maschine eine Wiederholpräzision von 6 m X, 5 m Y und 4 m Z erreicht. Ein positiver Nebeneffekt der erhöhten Steifigkeit sind die optimalen Schnittwerte der Werkzeuge.
Millionenfache Produktion
Die Mikron HPM 1850U von GF Machining Solutions ermöglicht die Herstellung großer und dennoch präziser Einzelteile ab Losgröße 1 und kommt deshalb bei Grundplatten zum Einsatz. Der Vorteil liegt in der Automation: Mit den Werkzeugen der Fischer GmbH können Stanzer Millionen von Bauteilen für unser tägliches Leben fertigen – damit ist die automatisierte Massenproduktion zu einem Grundpfeiler unseres Wohlstandes geworden.
