Sonderwerkzeuge für Applikationen in der Elektromobilität

Gerd Neher leitet die Neher Group in zweiter Generation: „Unsere Kernkompetenz liegt in der vollständigen Entwicklung anspruchsvoller PKD- oder CVD-Sonderwerkzeuge. Polykristalliner Diamant ist ein sehr harter Schneidstoff, der Werkzeugen hohe Standzeiten verleiht. „Wenn ein Kunde ein bestimmtes Bauteil fertigen möchte, realisieren wir das optimale Werkzeug für genau diese Anwendung.“ Ein stark wachsendes Segment seien Sonderwerkzeuge für Applikationen in der Elektromobilität.

Die Präzisionsbearbeitung eines Statorgehäuses – das Gehäuse in dem sich der Rotor des Elektromotors dreht – erfordert vergleichsweise lange und damit schwere Werkzeuge. „Für zahlreiche bestehende Werkzeugmaschinen, wie sie meistens genutzt werden, ist das Gewicht zu hoch, um eine schwingungsarme und präzise Bearbeitung zu gewährleisten“, schildert Tobias Niess, zuständig für die Entwicklung der Werkzeuge, die Herausforderung. Das Gewicht lasse sich auf zwei Arten reduzieren: „Durch leichtere Materialien wie Titan sowie durch neue Wege in der Konstruktion und vor allem mit Hilfe der innovativen Fertigungstechnologien von DMG Mori.“

Freiheit in der Konstruktion

Eine dieser Technologien ist das additive Manufacturing. Für die Herstellung von Werkzeugkörpern nutzt die Neher Group die Pulverbetttechnologie von DMG Mori – eine Lasertec 30 SLM und eine Lasertec 30 Dual SLM. „Der schichtweise Aufbau erfolgt direkt auf einer zuvor gefrästen Schnittstelle“, so Tobias Niess. Die additive Fertigung erlaube absolute Freiheit in der Konstruktion. „Zum einen können wir konturnahe Kühlkanäle integrieren, die zur Haltbarkeit des Werkzeugs beitragen. Zum anderen können wir im Inneren der Werkzeuge mit Hilfe der Finite Elemente Methode bionische Strukturen realisieren, die maximale Stabilität und ein optimales Schwingungsverhalten gewährleisten.“ Gegenüber konventionellen Werkzeugen liege die Gewichtsersparnis zudem zwischen 30 und 70 Prozent.

Die Schneidsegmente der Werkzeuge werden zunächst aus PKD- oder CVD-Ronden herausgeschnitten und dann aufgelötet. Zum Schneiden verwendet die Neher Group eine Lasertec 20 Finecutting von DMG Mori. „Der Laser dringt durch bis zu 3,8 Millimeter dicke Ronden“, so Niess. Den finalen „Schliff“ erhalten die Diamantwerkzeuge in Form eines Laser-Finishings. Hier kommen eine Lasertec 20 Precisiontool und eine Lasertec 50 Precisiontool von DMG Mori zum Einsatz.

Ein Mikrometer scharfe Schneidkanten, eine definierte Schneidkantenverrundung von 3, 6, 9 oder 15 Mikrometer und Negativfasen können die beiden fünfachsigen Präzisionslasermaschinen wirtschaftlich herstellen. Denn dank High Speed Mode 3.0 arbeitet der Laser mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3,0 mm/min. Gegenüber dem Funkenerodieren (EDM) ist die Technologie somit bis zu 210 Prozent schneller und die Stückkosten sinken um 56 Prozent. Darüber hinaus erhöht sich die Standzeit der Werkzeuge durch die Laserbearbeitung um den Faktor 2,5.

Spezielle Software-Features

Als Programmierlösung in der Schneidkantenbearbeitung hat DMG Mori den Branchenstandard GTR implementiert, der den Import von EDM-Projekten erlaubt und nur geringen Schulungsaufwand beim Umstieg auf die Laserbearbeitung erfordert. Spezielle Software-Features erleichtern außerdem die Programmierung von rotatorischen und feststehenden Werkzeugen sowie von Spanleitgeometrien und Negativfasen.

Noch wirtschaftlicher wird die Bearbeitung der Schneidkanten durch die von DMG Mori installierten Automationslösungen. So verfügt die Lasertec 20 Precisiontool beispielsweise über ein PH-10-Handlingsystem mit Platz für bis zu 54 HSK-Werkzeuge. Die Lasertec 50 Precisiontool ist mit einer Automation ausgerüstet, die bis zu 30 Kilogramm schwere Werkzeuge einwechseln kann. „Auf diese Weise können wir beide Maschinen auch nachts und am Wochenende mannlos auslasten“, ergänzt Niess.

Das ganzheitliche Produktportfolio von DMG Mori ist für Gerd Neher ein wichtiges Argument für die langjährige Zusammenarbeit: „Das Beispiel der Werkzeugherstellung zeigt sehr gut, dass wir über die gesamte Prozesskette innovative Fertigungslösungen von DMG Mori installiert haben.“ Mit einer neuen DMU 200 Gantry für den Formenbau sowie einer DMU 50 3rd Generation und einer CLX 350 für die Lehrwerkstatt unterstreicht er die gute Zusammenarbeit. Er geht noch einen Schritt weiter: „In Zukunft möchten wir unsere Fertigung papierlos organisieren – mit Planning & Control von Istos.“

Quelle: DMG Mori