Werkstückdirektspannung mit einem Werkstück-Positionier-System

Werkstückdirektspannung mit einem Werkstück-Positionier-System. - Bild: SMW-Autoblok

Jürgen Förster, Mitglied der Geschäftsleitung der Andreas Maier GmbH & Co. KG (AMF), Fellbach, erklärt: "Wir setzen 2019 unsere Schwerpunkte auf die weitere Steigerung des Automatisierungsgrades in den klassischen spanabhebenden Fertigungsmethoden sowie im stark wachsenden Bereich der additiven Fertigung." Der Wunsch nach einem ausgereiften und durchdachten Nullpunktspannsystem ist in allen Bereichen der Industrie größer denn je. Und hier trenne sich die Spreu vom Weizen: "Vor allem bei der klassischen Werkzeugmaschine, wo Nullpunktspannsysteme mittlerweile etabliert und schon oftmals zum Standard gehören, wird bei unseren Kunden großer Wert auf ausgereifte Systeme gelegt, die den Anforderungen in der täglichen Praxis gerecht werden." Die standardisierten Automatisierungsmöglichkeiten spielen dabei natürlich eine große Rolle.

Ideal für additive Fertigung

Röhm-Easylock-Nullpunktspannsystem
Beim Röhm-Easylock-Nullpunktspannsystem dient der Zapfen als Schnittstelle zwischen dem Palettenträger und den Spanneinheiten wie Schraubstöcken, Zentrischspannern oder stationären Drehfuttern. - Bild: Röhm

Große Bedeutung hat für AMF auch der stark wachsende Bereich der additiven Fertigung: "Hier arbeiten wir seit langem mit einigen Maschinenherstellern zusammen und haben unser bestehendes Portfolio an die besonderen Anforderungen im 3D-Druck angepasst und weiterentwickelt. Wir sehen das Potenzial der Nullpunktspanntechnik im 3D-Druck sehr groß." Aber auch hier gilt es, die Prozesse ganzheitlich zu betrachten und eine Lösung anzubieten. Kann die Nullpunktspanntechnik schon im 3D-Drucker die Rüstzeiten erheblich reduzieren, erhöht sich der Zeitgewinn beim jeweiligen Wechsel auf die Folgeprozesse mühelos auf bis zu 90 Prozent und mehr. Förster: "Wir sind sehr gespannt, wie sich die Spanntechnik hier entwickelt und freuen uns auf die Anforderungen, die diese Entwicklung mit sich bringt."

Mit dem Nullpunktspannsystem Zero-Point von AMF lassen sich Rüstzeiten schon mal um bis zu 90 Prozent reduzieren. So erfüllen speziell auf die additive Fertigung abgestimmte Nullpunktspannmodule die besonderen Anforderungen und beschleunigen die anfallenden Rüstprozesse.

So herrschen beim 3D-Druckverfahren sehr hohe Temperaturen. Am Schmelzpunkt des Metalls im Pulverbett sind es 1400 °C. Auch wenn die Spannmodule unter einer 30 mm dicken Platte liegen, kommen dort immer noch Temperaturen von bis zu 150 °C und mehr an. Die Einbau-Spannmodule für die additive Fertigung öffnen pneumatisch bei einem Betriebsdruck ab 5 bar, was in jeder Produktionshalle verfügbar ist – und das mit nur einem Anschluss. Fünf Module nehmen die Spannbolzen auf, die unter der 3D-Grundplatte angebracht sind. Das ist quasi eine Werkstückdirektspannung. Die Einbau-Spannmodule realisieren Einzugskräfte von 1,5 kN und Haltekräfte von 13 kN. Verriegelt wird durch Federkraft, so dass im Anschluss an das Öffnen und dem Einführen der Spannbolzen die Druckleitungen jederzeit abgekoppelt werden können.

Schwere Werkstücke positionieren

Spannsystem HPC (Heavy Power Chuck)
Mit dem Spannsystem HPC (Heavy Power Chuck) können sehr große Werkstücke sicher, schnell und zuverlässig gespannt und bearbeitet werden. - Bild: Erowa

"Unsere Kunden setzen auf durchdachte, zuverlässige und präzise Spannsysteme", heißt es bei der Erowa AG in Büron/Schweiz: "Hohe Prozesssicherheit ist ein Muss. Zudem investieren viele Kunden in Lösungen, die später auf einfache Weise erweitert werden können – beispielsweise durch Automation." Mit dem neuen Spannsystem HPC (Heavy Power Chuck) können nun auch sehr große Werkstücke sicher, schnell und zuverlässig gespannt und bearbeitet werden. Das System besteht aus Spannmodulen, die genau dort positioniert werden, wo es die Tischgröße der Maschine und die optimale Größe der Palette verlangt. Einmal auf der Maschine installiert und ausgerichtet, lassen sich palettierte Werkstücke sicher und schnell positionieren.

Enormes Marktpotenzial

"Das Marktpotenzial für Nullpunktspannsysteme ist nach wie vor enorm", erläutert Michael Hillebrand, Produktmanager Spanntechnik bei der Hoffmann Group, München: "Geschätzt haben aktuell nur rund 10 Prozent der Unternehmen solch ein System im Einsatz." Häufig sehen die Unternehmen zwar die immensen Vorteile von Nullpunktspannsystemen, zögern aber aufgrund der damit verbundenen Kosten mit der Einführung.

Dabei wird gerne übersehen, dass bereits mit dem Einsatz einer Standardbasisplatte die Initialzündung erfolgen und das System anschließend schrittweise ausgebaut werden kann. So können mit Garant Zero Clamp bestehende Spannmittel oder Vorrichtungen mit nur einem Spannbolzentyp auf das Nullpunktspannsystem integriert werden. Das macht das System einfach bedienbar und noch flexibler. Je öfters am Tag umgerüstet werden muss, umso schneller amortisiert sich das System. Auch für den späteren Umstieg auf eine automatisierte Lösung ist das System vorbereitet.

Dazu müssen lediglich die Spanntöpfe durch 4-Kanal-Töpfe ersetzt werden. 4-Kanal-Töpfe sind für den vollautomatisierten Betrieb ausgelegt und ermöglichen darüber hinaus eine Medienübergabe und eine Überwachung auf mehreren Ebenen. Dadurch können auch Spannmittel automatisiert eingewechselt oder zum Beispiel pneumatisch angesteuerte Spannmittel mittels Zuführsystem (zum Beispiel Roboter) beladen und entladen werden.

Maschinenlaufzeiten verlängern

Nullpunktspannsystem Zero-Point
Mit dem Nullpunktspannsystem Zero-Point lassen sich Rüstzeiten um bis zu 90 Prozent reduzieren. - Bild: AMF

Nullpunktspannsysteme sind besonders geeignet, uneffektive Stillstandzeiten von Maschinen und Anlagen entscheidend zu verkürzen: Sie verbinden präzise und sekundenschnell Werkstücke, Schraubstöcke, Paletten oder Vorrichtungen mit dem Maschinentisch. Zu den aktuellen Produkten der Röhm GmbH aus Sontheim an der Brenz gehört beispielsweise das Easylock Nullpunktspannsystem. Bei dieser Lösung dient der Zapfen als Schnittstelle zwischen dem Palettenträger und den Spanneinheiten wie Schraubstöcken, Zentrischspannern oder stationären Drehfuttern. Bei dieser Variante liegt die Wiederholgenauigkeit bei unter 5 µm. Das System lässt sich pneumatisch oder hydraulisch lösen.

Zentrale Schnellbetätigung

Bei dem neuen "Werkstück-Positionier-System" (WPS) der SMW-Autoblok Spannsysteme GmbH, Meckenbeuren, wird das Werkstück oder eine Aufspannung mittels hochpräziser Standard Spannbolzen direkt in die dafür vorgesehenen Spannmodule gespannt. Durch die zentrale Schnellbetätigung können die Spannmodule sekundenschnell mit nur 3,5 Umdrehungen geöffnet und geschlossen werden. Die Betätigung erfolgt manuell und medienfrei. Eine gute Zugänglichkeit erlaubt dabei ein komfortables Handling. Die kompakte Bauform mit einem Außendurmesser von nur 80 mm bietet eine optimale Zugänglichkeit und ermöglicht die 5-Seiten-Bearbeitung ohne Störkonturen.

Hohe Prozesssicherheit

Der Trend zur Automatisierung verlangt von den Nullpunktspannsystemen eine sehr hohe Prozesssicherheit neben der Wechselgenauigkeit im µm-Bereich. Die Vischer & Bolli AG, Dübendorf/Schweiz, bietet hier speziell entwickelte Nullpunktspannzylinder in verschiedenen Größen in pneumatischer und hydraulischer Ausführung, die speziell für die Automatisierung entwickelt wurden. Zudem wird für die gesamte Sensorik eine Auswerteinheit angeboten, die alle Spannstellungen und Anlagekontrollen der Zylinder überwacht, für eine größtmögliche Prozesssicherheit. Der Schweizer Hersteller bietet mit diesen Nullpunktspannzylindern auch Gesamtlösungen für die Automatisierung an mit einer modular aufgebauten Roboterzelle. Es werden Werkstücke, Vorrichtungen und Werkzeuge automatisiert gehandelt und über einen Leitrechner gesteuert für eine autonome Fertigung von mindestens 48 h. nh