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GrindTec 2022: Die Prozesskette im Mittelpunkt

Weil präzises Schleifen viel mehr ist, als der kurze Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug, werden die GrindTec-Macher den Fokus 2022 noch stärker auf die gesamte Prozesskette richten und in Augsburg die gesamte Supply Chain samt aller Nischen abbilden – von A wie Außenrundschleifmaschinen bis Z wie Zahnradprüfgeräte. Denn nur wer den gesamten Prozess beherrscht wird für sich und seine Kunden die Ergebnisse erzielen, die prozesssicher, jederzeit reproduzierbar und somit hochwirtschaftlich sind. 

von Tilo Michal

Alle Parameter, die die Fertigung beeinflussen, angefangen von der Konstruktion eines Werkzeugs, über Halte- und Spannsysteme, die Integrierung digitaler Schnittstellen, Einsatz von Kühlschmierstoffen und Schleifmitteln, das Messen, Finishen bis hin zum Werkzeugverwalten und Verpacken von Highend-Werkzeugen stellen über 200 Aussteller vor. Hier schon ein paar Schlaglichter:

Werkzeuge spannen

Kleine Losgrößen, Bearbeitung von Sonderwerkzeugen, ungewöhnliche Geometrien und wechselnde Werkzeugschaft-Durchmesser – für einen Lohnschleifbetrieb ist das eine tägliche Herausforderung, die oft für Dauerstress in der Werkhalle sorgt. „Um in jeder gegebenen Situation attraktiv zu sein, müssen wir mit unseren Spannwerkzeugen bei Kunden mit hoher Flexibilität und Genauigkeit punkten“, berichtet Thomas Löhn, Inhaber und Geschäftsführer von GDS Präzision in Ofterdingen. „Kurze Taktzeiten an der Maschine und die Reduzierung der Rüstzeiten sind dabei das A und O“. Mit dem Universalspannfutter Shark des Spannmittelspezialisten GDS gibt es nun ein hochflexibles Spannsystem mit einer Spannbreite von 3 bis 20 Millimetern. „Wir haben besonders darauf geachtet, dass Shark hochzuverlässig, universell, flexibel, nachhaltig, und dabei preisgünstig ist. Wir bieten zudem einen Rundumservice vom prozesssicheren Integrieren des Spannmittels in die Fertigung bis hin zum kostenlosen Leihfutter, wenn das Kundenfutter gerade überholt wird.“ Neben Shark wird auch das Präzisions-Schnellspannfutter µGrind booster, das für große Haltekraft, hohe Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit, Ausrichtbarkeit und die Korrekturmöglichkeit des Taumelfehlers bei GDS Präzision zu sehen sein (Abb. 1 + 2).

Universalspannfutter Shark.

 

Das Spannwerkzeug µGrind booster bietet die Möglichkeit zur Korrektur des Taumelfehlers.
 

Highend-Vakuumlöten

Ganz neu hat IEW, Induktive Erwärmungsanlagen GmbH, die Messung mit einem Thermoelement (insgesamt befinden sich damit fünf Thermoelemente in der Anlage) an einem Bauteil zur Verifikation der Bauteiltemperatur in den Vakuumlötprozess eingebracht, was vor allem bei unterschiedlich großen Bauteilen dafür sorgt, rechtzeitig erkennen zu können, wann die optimale Löttemperatur erreicht ist. Aber auch bei der Prüfung neuer Lotzusatzwerkstoffe kann IEW mit diesem Verfahren in Kombination mit dem IEW-eigenen Sichtfenster, mit dem der Prozess jederzeit beobachtet werden kann, prüfen, wann diese im Vakuum aufschmelzen. Dies bedeutet: es gibt keine „Blackbox“, die verursacht, dass das Lötergebnis erst nach dem Löten vollständig begutachtet werden kann. „Nach intensiven Versuchen, sowohl intern als auch extern, mussten wir jedoch feststellen, dass im Schutzgas bei z. B. CVD, MKD, Keramik, etc. keine ausreichende Reaktionsschicht zwischen Lot und Diamant herbeigeführt werden konnte. Deshalb hat sich IEW 2017 für die Entwicklung und den Bau einer Vakuumlötanlage mit der Bezeichnung VVBM 200 (Vertical Vacuum Brazing Machine) zur Ergänzung und Weiterentwicklung der Induktionslötanlagen entschieden, berichtet Simon Riefling, der den internationalen Vertrieb verantwortet.

„Mit dieser Vakuumlötanlage VVBM 200 ist es jetzt möglich, Diamant- und Keramikwerkzeuge – PKD, pCBN, MKD, Naturdiamant, Keramiken, etc. von Chargengröße eins, je nach Baugröße, bis ca. 200 Stück oder mehr zu löten.“ (Abb. 3 +4). 

Temperaturmessung bei iew mittels eines Thermoelements am Bauteil.

 

Vakuumgelötetes Bauteil ohne weitere Reinigung.
 

Konstruktions-Software

Die Werkzeugzeichnung ist selbst in einer modernen und digitalisierten Fertigung nicht wegzudenken und bildet das Fundament in der Herstellung eines Werkzeuges. Die Zeichnung ist ein optimales Medium, um Ausführung und Merkmale eines Werkzeuges klar zu beschreiben und darzustellen. Eine Zeichnung bietet auf einen Blick relevante Bemaßungen inklusive geforderter Toleranzen und Oberflächengüten. Im Idealfall wird eine Werkzeugzeichnung anhand der Werkzeugdaten automatisch erstellt, ohne dass ein Anwender noch tatsächlich zeichnen muss – so zum Beispiel mit der Software ISBE TD Sketcher Suite, die darauf ausgelegt ist, Sonderwerkzeuge in 2D und 3D zu entwerfen und zu planen. Die Werkzeugdaten werden entweder in diesem Zeichnungsprogramm erfasst oder direkt aus einer Austauschdatei, wie zum Beispiel GDX, generiert (Abb. 5). 


Mit der ISBE TD Sketcher Suite können die erzeugten Werkzeugdaten in verschiedene Formate exportiert werden.
 

Datendrehkreuz GDXbox

„Mit einer geeigneten Datenschnittstelle kann der Werkzeughersteller seine angeschlossenen Maschinen intelligent vernetzen und bereitet so die Daten in den gängig genutzten Formaten für die verschiedenen Arbeitsbereiche auf“, berichtet Dr.-Ing. Claus Itterheim, Geschäftsführer von ISBE. „Die digitalen Werkzeugdaten stehen an der Werkzeugschleifmaschine, an der Werkzeugmessmaschine und als digitaler Zwilling beim Kunden gleichermaßen zur Verfügung. Der Werkzeughersteller kann zu jeder Zeit die aktuellen digitalen Werkzeugdaten abrufen und erschafft somit eine stabile Basis für einen reibungslosen Datenaustausch.“ Es entsteht kein Mehraufwand mehr, um digitale Werkzeugdaten gemäß DIN/ISO oder Tool Management Systeme aufzubereiten. Solch ein Datendrehkreuz ist die ISBE GDX®box. Mit ihr können Werkzeughersteller die mit der ISBE TD Sketcher Suite erzeugten Werkzeugdaten gleich im richtigen Format an die jeweiligen Systeme ihres Betriebs übertragen. 

Mehrkampf-Meister

Schneeberger wird die neueste Generation seiner Schleifmaschinenbaureihe gemini vorstellen, die variabel und für unterschiedlichste Aufgaben einsetzbar ist. Mit großer Leistung und Autonomie ist sie für die Serienproduktion von Fräsern, Bohrern, Profilwerkzeugen, Profilschleifen von Stoßrädern und Wälzschälrädern sowie Produktionsschleifaufgaben wie Profilschleifen und Flachschleifen geeignet. Bei der Gemini NGM zum Beispiel handelt es sich um eine 5-Achsen CNC-Schleifmaschine für die Serienproduktion von Zerspanungswerkzeugen wie die Komplettbearbeitung an Umfang und Stirn bis 300 mm Schneidenlänge, Durchmesser bis 300 mm, maximal spannbare Werkstücklänge 500 mm. Zerspanungswerkzeuge wie Fräser, Radiusfräser für Formenbau, Hochleistungsbohrer, Reibahlen und Profilfräser gehören zu den Standarddisziplinen. Für die Produktion von Stoßrädern mit hochdynamischem Teilwälzschleifen, das Nachschleifen von Verzahnungswerkzeugen, Wälzfräser, Stoßräder und Kegelradmesser gibt es spezifische Software, Schleifprozesse und Spannmittel (Abb. 6a + b).


Ansichten der hochvariablen Werkzeugschleifmaschine gemini NGM.

 
Ansichten der hochvariablen Werkzeugschleifmaschine gemini NGM.

Spezielle Werkzeugentwicklungen verlangen geeignete Instrumente: Die Software Qg1 CAD/CAM ermöglicht die freie Programmierung von Profilwerkzeugen mit verschiedensten Formen, die ebenfalls von Schneeberger präsentiert wird. Dem Anwender stehen zahlreiche Schlifftypen zur Auswahl, die dazugehörige Positionierung der Schleifscheibe erledigt Qg1 automatisch, und das auf 13 Nachkommastellen genau. Qg1 arbeitet mit beliebiger Scheiben-Geometrie, nominell aus der Datenbank, als Parameter-oder DXF-Input, und ebenso gut mit dem aktuell gemessenen Scheibenprofil.

Messen 4.0

Auch der Ausblick auf die Entwicklung der industriellen Messtechnik gehört zu den Highlights der GrindTec. Zoller sieht sich als Marktführer in der Werkzeug-Messtechnik und als Smart Factory-Experte nun in der Verantwortung, sowohl die Technologie rund um das Prüfen und Messen von Werkzeugen, als auch die Digitalisierung der Prozesse voranzutreiben. Christoph Zoller, Geschäftsführer der E. Zoller GmbH & Co. KG, sieht Trendthemen wie die praxistaugliche SKP- und Rauheitsmessung sowie den steigenden Bedarf an Automatisierungslösungen, in denen es gilt, Kunden passgenaue Lösungen anzubieten: „Mit unseren Geräten für prozessorientiertes Messen ermöglichen wir die anwenderfreundliche Inspektion in allen Größen und Komplexitäten, inklusive Vermessung der Schneidkantenpräparation und optischen Rauheitsmessung auf unserer jüngsten Entwicklung »mµFocus«. Auf unseren Universalmessmaschinen der »genius« Baureihe erfolgt die 100 Prozent-Kontrolle und Qualitätssicherung, wenn gewünscht, auch vollautomatisch vom Einfuttervorgang bis zur Protokollierung mit dem »roboSet 2«. Und mit Schleifscheibenpaketen, die auf einem »smile« Einstellgerät von uns gemessen werden, können Werkzeughersteller sich von vorne herein auf hohe Qualitäten verlassen." Die Werkzeug-Organisation läuft komplett über die Zoller-Datenbank z.One, dem digitalen Rückgrat für alle Möglichkeiten rund um smartes Lagern und Montieren, virtuelles Messen und digitale Zwillinge, Datenaustausch zwischen CAM-System, Messmaschine und Schleifmaschine sowie Protokollierung. Zu diesen Möglichkeiten gehören die Smart Cabinets, die in Verbindung mit der Zoller-TMS-Software die Organisationen der Schleifscheibenpakete bzw. Komponenten unterstützen - inklusive Lagerortverwaltung, Zusammenbauassistent und Datentransfer zur Schleifmaschine. Mit dem virtuellen Messgerät „caz“ generiert und simuliert der Anwender Messabläufe einfach an einem externen Arbeitsplatz und überträgt sie auf die Maschinen oder auch zurück über die Datenschnittstelle GDX. Diese und weitere smarte Produkte bilden die Basis für die vollautomatische 100 Prozent-Kontrolle auf dem »roboSet 2«, der Roboterzelle mit Multipalettensystem und Doppelgreifer. Und wenn in Zukunft der kollaborative Roboter-Assistent „cora“ auch noch die Shopfloor-Logistik übernimmt, ergeben sich weitere signifikante Vorteile für Werkzeughersteller (Abb. 7 + 8).   

Das Inspektionsgerät mµFocus zur optischen Vermessung der Schneidkantenpräparation und der Oberflächenrauheit liefert Messergebnisse, auch bei sehr glatten, metallischen Oberflächen.

 

roboSet 2: Die Automationslösung zur 100%-Kontrolle und -Protokollierung.
 

Finishen: Antwort auf engste Toleranzfenster 

Gestiegene Anforderungen in Hinblick auf Maßhaltigkeit, feinste Oberflächengüten bis hin zu 0,002 μ und jederzeitige Reproduzierbarkeit des Schleifprozesses bringen konventionelle Schleifverfahren oft an die Grenzen des Machbaren. „Wenn es um Rauigkeitswerte unter 0,2 μ geht sind PET-Finishbänder auf Polyester-Basis das Maß aller Dinge und ein idealer Problemlöser“, berichtet Timo Morgenroth, Geschäftsführer von 1A-Abrasives GmbH, einem Spezialisten im Bereich flexibler Schleifmittel für die Disziplinen Finishing und Lapping. „Wir können mit unseren Produkten dort ansetzen, wo mit konventionellen Schleifverfahren Schluss ist“, berichtet er, „etwa bei der Walzenbearbeitung in der Papier- oder Druckindustrie, bei der Herstellung von Dekoren oder bei der Folienherstellung, wo sogar Rauigkeitswerte im Bereich 0,002 μ umzusetzen sind. Insgesamt ist im gesamten Finishing-Bereich ein klarer Trend auszumachen, dass immer härtere und verschleissfestere Materialien verwendet werden, die extrem schwer zu bearbeiten sind. Zudem sollen Austauschzeiten verlängert werden: PET-Bänder bieten hier einen wirtschaftlichen und prozesssicheren Weg der Bearbeitung.“ Der Vorteil des Einsatzes von PET-Bändern in der Produktion liegt nach seinen Worten gerade darin, dass durch den Bandvorschub immer eine neue qualitativ gleichbleibende Körnung an das Werkstück kommt, also im Verfahren kein Korn ein zweites Mal im Eingriff ist. Der Schleifkörper arbeitet somit immer absolut konstant im definierten Toleranzbereich. Prozesspausen wie etwa durch das Abrichten von Schleifscheiben entfielen zudem. „Für die Chrombearbeitung bieten wir gar Schleifbänder mit Kornbelag unter 1μ an, die speziell für Spiegelhochglanzoberflächen gefragt sind. Auch im Bereich der Bearbeitung beispielsweise von Kurbel- / Nockenwellen oder Lagerinnen- oder Lageraußenringen bestünden durch den Einsatz von PET-Finishbändern weiterhin noch Optimierungsmöglichkeiten.

„Oft kann man auch durch eine Prozessanalyse vor Ort und eine Veränderung des Kühlmittelkreislaufs in Kombination mit unseren Finishing-Filmen zusätzlich Fertigungspotenziale erschließen“, berichtet Markus Fausten, Technischer Vertriebsleiter von 1A-Abrasives GmbH. „Mit unserem Portfolio von geschlämmten Lapping Filmen und elektrostatisch ausgerichteten Finishing Filmen aus Polyester mit Diamant- und  Aluminiumoxidkörnung sowie Siliziumcarbid auf Kern oder als Zuschnitt sehen wir ein großes Potential im Finishing-Bereich, um in Zukunft immer höhere Präzision und immer geringere kontinuierlich reproduzierbare Oberflächenwerte herstellen zu können, egal in welchem Fertigungsbereich.“ (Abb. 9 + 10)

Anwendung eines 1A-Abrasives Diamond Lapping Films mit 9μ Korngröße auf einer Walze.

Detailansicht eines Polyesterbandes mit Schleifkörpern aus Diamantmikronpulver der Korngröße 9μ.
 

Verpacken: „from waste to value“

Schon seit Jahrzehnten sammelt rose plastic Produktionsabfälle um diese wieder verwerten zu können. Diesen Prozess hat das Unternehmen mittlerweile soweit optimiert, dass die interne Recyclingquote bei fast 100 Prozent liegt. Aber das ist nicht alles. Die meisten der Produkte bietet rose pastic neben anderen nachhaltigen Rohstoffalternativen wie Zuckerrohr, auch aus Altplastik bzw. Rezyklat an. Damit der Leitgedanke „from waste to value“ Wirklichkeit wird, haucht rose plastic gebrauchtem Plastik neues Leben ein. Eine Idee ist die Nutzung von Zuckerrohr als erneuerbarer Rohstoff. Zuckerrohr nimmt während seines Wachstums Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre auf und verringert so den CO2-Gehalt in der Luft. Ab sofort gibt es die geblasenen Hülsen auch in Bio-HDPE, das aus Zuckerrohr gewonnen wird. Dazu zählen beispielsweise die Produktlinien BlockPack, TwistPack Plus, QuadroPack oder DrehPack. Rein äußerlich und vom Gebrauchswert unterscheiden sich die Verpackungen aus Bio-HDPE nicht von ihren herkömmlich gefertigten „Zwillingen“.

 

Bildrechte jeweils bei den genannten Unternehmen