Technologieintegration bringt Mehrwert

Highlights der Hausausstellung waren die Vorstellung der neuen Generation 2 Modelle, die umfangreichen Automationslösungen und vor allen Dingen auch die zahlreichen Bearbeitungen, mit den darin integrierten Technologielösungen für eine wirtschaftliche Fertigung. Zudem waren wieder in einer Sonderausstellung über 40 Ausstellern dabei.

Hier fanden die Besucher die Möglichkeit, sich über die Bereiche Spanntechnik, CAD/CAM, Hard- und Software rund um die Hermle-Bearbeitungszentren zu informieren.

Der Fokus bei Präsentation der unterschiedlichen Bauteile auf den Maschinen lag bei den Bauteilen, die die unterschiedlichsten Branchen repräsentierten. Die demonstrierten Bearbeitungen enthielten eine Vielzahl von integrierten Technologielösungen. So wurden an einem Bauteil unterschiedlichste Technologien wie Wälzschälen, Schleifen/Abrichten, Konturstoßen, Rückwärtssenken, Diamant-Glätten, Synchronfasen, Interpolationsdrehen integriert.

Während der Ausstellungstage wurden den Besuchern auch Fachvorträge angeboten. Referenten kamen aus dem Hause Hermle, von Partnerfirmen aus dem Lieferantenspektrum von Hermle und vom Institut für Technologie (KIT) aus Karlsruhe.

Generation 2 Maschinen

Die Generation 2 ist eine Produkterneuerung, die mit den Modellen C 650, C 32 und C 42 begonnen wurde. Dabei ist die Mechanik der Maschinen bei diesem Change-Prozess zur Gen 2 nicht verändert worden. Die Änderungen beziehen sich auf zahlreiche Soft- und Hardwarekomponenten. So wurde die gesamte elektrische Architektur neu designed, sodass die Maschinen zukünftig über Profinet als Kommunikationsbus verfügen und eine Vielzahl von Sensoren auf I/O Link umgestellt sind. Zusätzlich wurde bei Heidenhain-Maschinen der gesamte Antriebsverbund überarbeitet und mit Umrichtern neuester Generation versehen. Das sind Komponenten um die Maschinen noch leistungsfähiger zu machen.

Die gesamte Plattform bietet neue Technologien und Funktionen, wie modernste Schnittstellentechnik und Auswerte- /Diagnosemöglichkeiten für eine optimierte Serviceanalyse im Fehlerfall.

Technologieintegration-Schleifen

Hermle integriert das Schleifen in seine Prozessabläufe, sowohl das Rundschleifen als auch ein Pendelschleifen. Dazu sind im Hause die nötigen Voraussetzungen geschaffen worden, zur Gestaltung der Maschine, um diese Technologieintegration zu ermöglichen. Auf der Heidenhain TNC 7 wurde eine „grinding function“ integriert und auch das Rundschleifen kann über Programmfunktionen auf der Hermle-CNC erfolgen. Auf der Siemens 840 D ist eine Pendelfunktion integriert.

Wichtig war es, die sicherheitstechnischen Faktoren, wie beispielsweise den Berstschutz durch entsprechende Ausgestaltung der Maschinenumhausung, zu berücksichtigen. Bei geringerem Schleifvolumen stellt der anfallende Schleifschlamm keine Probleme bei der Entsorgung. Erst bei höherem Aufkommen ist eine Filterung vorgesehen. In einer durchgeführten Case-study hat Hermle Empfehlungen für den Kunden entwickelt, wie die Schleifoperation im Prozess platziert werden soll (z.B. OP 30).

Hermle – MPA-Verfahren

Hermle hat das Metall-Pulver-Auftragsverfahren (MPA) konsequent weiterentwickelt und diverse Anwendungen realisiert. Bei der Hermle MPA-Technologie wird Metallpulver mit Hilfe eines Trägergases in einer Düse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und auf ein Substrat aufgebracht. Hohe Aufbauraten sind möglich (bis 900cm3/h), die Temperaturbeeinflussung ins Bauteil ist gering, da das Pulver nicht aufgeschmolzen wird. Unterschiedliche Materialien lassen sich kombinieren. In Kombination mit einem 5-achsigem BAZ (C 42) entstand die Maschine MPA 42, auf der das schichtweise Generieren des Werkstücks und das nachfolgende Fräsen auf Maß ideal vereinigt wird.

Die Auftragsdüse ist dazu parallel zur Werkzeugspindel auf dem Z-Schlitten der Maschine montiert. Über den Schwenkrundtisch ist auch die komplette 5-Achs-Dynamik der Maschine voll nutzbar und die Bauteile können beliebig zur Düse orientiert werden. So ist es möglich auch auf gekrümmtem Freiformflächen Material aufzutragen. Der große Arbeitsraum der Maschine erlaubt die Herstellung großvolumiger Teile von mehreren hunderte Kilogramm Masse. Bei vielen Bauteilen ist der additiv aufgebaute Teil nur circa 20-30 Prozent des Volumens. Das sind die wichtigen Funktionsflächen, während der zugrundeliegende Rohling mit konventionellen Methoden vorgefertigt wird.

Sonderausstellung Digitale Verknüpfung

Tebis präsentierte neue Funktionen für verbesserte Prozessabläufe. Diese sorgen für verkürzte Programmierzeiten und vereinfachen die Aufgaben von CAM-Programmierern und Maschinenbedienern spürbar.

Beispielsweise lassen sich Bauteile, Maschinen und Werkzeuge jetzt komfortabel und sicher austauschen – auch wenn die Bearbeitung bereits berechnet ist. Genauso geht das virtuelle Rüsten der Maschine nun noch schneller und automatisierter. Vor dem Hintergrund der neuen und erweiterten Features sind CAM-Programmierung und Fertigung zudem noch sicherer.

Mit Tebis 4.1 Release 5 rücken CAD, CAM und die reale Fertigung enger zusammen. Gezeigt wurde an Praxisbauteilen, wie sich Maschine, Werkzeuge, Mess- und das CAD/CAM-System bestmöglich aufeinander abstimmen lassen. Wenn darüber hinaus alle Bausteine digital miteinander verknüpft sind, gelingt auch die CAD/CAM-Automatisierung. In einem Fachvortrag wurde erläutert, wie die Software- und Prozessautomation bestmöglich zusammenspielen. So ergibt sich einerseits eine optimale Bauteilfertigung und andererseits die Chance auf eine effiziente und flexible Fertigungsplanung.

Spindelsystem mit Kegel- und Plananlage

Das neue Spindelsystem von Big Kaiser Präzisionswerkzeuge, das Big Plus Spindelsystem, bietet bei Verwendung von Spindelaufnahme und Werkzeughalter von Big eine exakte Steilkegel – und Plananlage des Halters. Dies ergibt eine verbesserte Steifigkeit in der Werkzeugaufnahme mit den Vorteilen:

• bessere Oberflächengüte und Maßgenauigkeit
• Verlängerung Werkzeugstandzeit
• Vermeidung von Passungsrost bei Schwerzerspanung
• Verbesserung der Wechselgenauigkeit beim WZ-Wechsel
• keine axiale Verschiebung bei hohen Drehzahlen
• verbesserte Rundheit von Bohrungen

Das System ist austauschbar mit bestehenden Maschinen und Werkzeughaltern.

Gewindeschneiden mit Radial- und Axialausgleich

Beim Schneiden oder Formen von Gewinden mit synchronisierender Maschinensteuerung, müssen die Gewindeschneidfutter mit Minimallängenausgleich (kurz: Synchrofutter) die axiale Leichtgängigkeit vor allem unter Drehmomentlast beibehalten.

Dazu hat die Eugen Fahrion ein neues Futter entwickelt, und zum Patent angemeldet, das Centro|P Synchro. Das Futter hat eine integrierte Rubber-Flex-Clutch (RFC), eine elastische Kupplung. Die RFC bringt Längenausgleich, Mitnahme und Dämpfung in einem Element, ohne übliche Verluste durch Reibung. Vorteile sind:

• Ausgleich von Synchronfehlern unterschiedlicher Fehlerquellen
• Zug und Druckkräfte auf das Gewindewerkzeug werden minimiert
• gedämpfte Umkehr der Drehrichtung verlängert die Standzeit des Werkzeugs

Desweiteren hat das System noch den Vorteil, dass die innere Kühlmittelzufuhr im Werkzeug durch spezifische Kanäle immer gewährleitet ist. Das Kühlschmiermittel fließt dabei direkt durch das Werkzeug oder wird außen am Spannzangenschaft entlang geleitet zum Schneid-, Formprozess.

Fachvorträge

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) für die Produktion wurde vom KIT vorgestellt mit einem Thema der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) für die Antriebe von Werkzeugmaschinen. Hier geht es um die Erkennung von Schäden auf einem Kugelgewindetrieb.

Zur Aufnahme der Bilddaten ist ein kompaktes Kamerasystem mit integrierter Beleuchtungseinheit direkt an der KGT-Mutter montiert, das hochauflösende Bilder der gesamten Oberfläche des Spindelgangs unter gleichbleibenden Bedingungen aufnehmen kann. Die aufgenommenen Bilder werden mit einem Convolutional Neural Network (CNN) analysiert. Dieses erkennt bereits kleinste Pittings und kann diese nach Größe und Position quantifizieren.

Durch Analyse der Pittingzahl und -größe über die Zeit kann die Lebensdauer des KGT modelliert werden. Diese frühzeitige Detektion und Überwachung von Schäden erlaubt es, ungeplante Ausfälle zu vermieden und die Verfügbarkeit von Maschinen zu erhöhen. Dies ergibt höhere Produktionsleistungen und geringere Kosten.

Der Fachvortrag zeigte eindrucksvoll das mit Einsatz von KI in der Produktion erhebliche Potenziale zur Unterstützung der Beschäftigten und zur Optimierung der Fertigungsverfahren erschlossen werden können.

Deshalb wurde ein Cluster von acht Demonstrations- und Transferzentren in Deutschland gebildet zur Unterstützung von KI-Anwendungen bei KMU. Die Beratungsleistung für die KMUs wird in 2024 kostenlos angeboten.