CNC-Bohr- und Fräszentrum 60 Tonnen und 14 Meter auf einen Streich

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Ein hochpräzises CNC-Bohr- und Fräszentrum ermöglicht der Industrieanlagenbau Arnstadt GmbH (IAA) die komplette Inhouse-Fertigung von Schwerlastkomponenten. Bis zu 60 Tonnen schwere Stahlkomponenten können von fünf Seiten bearbeitet werden.

Aufgrund ihrer enormen Größe stellen Grundrahmen und Abdeckhauben für Industriegeneratoren in vielen Fertigungsbetrieben die Ausnahme dar.
Aufgrund ihrer enormen Größe stellen Grundrahmen und Abdeckhauben für Industriegeneratoren in vielen Fertigungsbetrieben die Ausnahme dar.
(Bild: IAA)

Die größten Kräne der Welt sind mehr als 200 Meter hoch und werden etwa zum Bau von Windkraftanlagen oder Hochhäusern benötigt. Doch auch die gigantischen Lastenheber selbst wollen angefertigt werden. Die einzelnen Bauteile übersteigen oft die 10 Meter-Marke und bringen entsprechend viele Tonnen auf die Waage. Viele Betriebe stellen solch großformatige Werkstücke daher vor Herausforderungen. Der Mangel an dafür ausgelegten Maschinen und notwendiger Expertise zwingt zum Outsourcen der Fertigung – oft auch ins Ausland. Die Folge sind lange Wege und hohe Kosten. Für die Industrieanlagenbau Arnstadt GmbH (IAA) sind Aufträge dieser Art dagegen Routine: Der in Thüringen ansässige Betrieb hat sich auf konstruktiven Stahlbau und Komponentenfertigung im Schwerlastbereich spezialisiert.

Mit einem speziellen CNC-Bohr- und Fräszentrum bearbeitet IAA bis zu 60 Tonnen schwere Stahlkomponenten von fünf Seiten. Diese können die Maße der Plattform sogar zu einem gewissen Grad überschreiten. Der Drehtisch und der schwenkbare Fräskopf machen ein aufwendiges Umspannen dabei überflüssig, was die Einhaltung geringer Abweichungstoleranzen von 12 Mikrometern ermöglicht.

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„Großvolumige Bauteile wie Krankomponenten, Gehäuse für Industrielüfter oder Grundrahmen sowie Abdeckhauben für Industriegeneratoren sind in vielen Fertigungsbetrieben die Ausnahme“, weiß Johann Kellerer, Geschäftsführer der IAA GmbH. „Derart enorme Abmessungen bringen selbst spezialisierte Maschinenanlagen an ihre Grenzen, sodass einzelne Arbeitsschritte an verschiedenen Maschinen oder sogar mehreren Standorten durchgeführt werden müssen.“

Auch die Bearbeitung selbst ist nur unter häufigem Umspannen und -lagern möglich, was viel Aufwand verursacht und Personal bindet. Die Auftraggeber müssen daher in diesen Fällen mit umständlichen Transportwegen, langen Reaktionszeiten und letztendlich unnötig hohen Kosten rechnen. Diese Hürden räumt IAA mit ihrem Maschinenpark inklusive computergestütztem PPS-System aus dem Weg: Das Unternehmen leistet nicht nur die komplette Stahlbau-Fertigungskette vom Zuschnitt bis hin zur Lackierung inhouse an nur einem Standort im Herzen Deutschlands, sondern macht auch vor besonders großen Bauteilen von 10 Metern Länge und mehr nicht Halt.

Schwerlastkomponenten gehören zum Fertigungsalltag

Die Anschaffung des vielseitigen CNC-Bohr- und Fräszentrums im Jahr 2008 ermöglichte es IAA, auch Schwerlastkomponenten bis zu 60 Tonnen als Kernkompetenz in den regulären Fertigungsalltag zu integrieren. „Seit mehreren Jahren bearbeiten wir für Kunden aus unterschiedlichsten Bereichen solche großen und schweren Bauteile auf dieser Anlage, sodass wir über einen enormen Erfahrungsschatz in diesem Bereich verfügen“, so Kellerer. „Zu besonders auftragsstarken Zeiten können wir vier bis sechs dieser ganz großen Komponenten im Monat fertigen – abhängig von der jeweiligen Komplexität, versteht sich.“

Das CNC-Zentrum ist mit einem schwenkbaren Fräskopf und einem automatisiertem Werkzeugwechselsystem ausgestattet, dessen Magazin über 80 Plätze verfügt. Je nach Bearbeitungsaufgabe bestückt die flexible Maschine den Fräskopf automatisch mit dem passenden Werkzeug. Der Fertigungsraum umfasst bis zu 14 Meter Länge, 4,1 Meter Höhe und 1,6 Meter Breite. Müssen Bauteile nur partiell bearbeitet werden, können sie diesen auch überragen, wie es beispielsweise bei langen Krankomponenten nicht ungewöhnlich ist. Hinzu kommt ein asymmetrisch angeordneter Drehtisch, der Bauteile bis zu 60 Tonnen aufnimmt. So stellen auch Drehfräs- und Interpolationsdrehprozesse mit bis zu 6 Metern Durchmesser kein Problem für die flexible Anlage dar.

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Die spezielle Maschinengeometrie ermöglicht es, die Werkstücke ohne Umspannen von fünf Seiten zu bearbeiten. Dies reduziert die Abweichungstoleranzen massiv, die dank einer Erneuerung des Maschinenbetts im Jahr 2021 lediglich 12 Mikrometer bei einer Wiederholgenauigkeit von 0,02 Millimetern betragen. Daher werden mitunter auch Bauteile von weniger als 2 Metern Länge, wie etwa Grundplatten für Werkstattkräne, auf dem CNC-Zentrum bearbeitet. Der Hauptaufwand liegt dabei grundsätzlich in der Erst-Einrüstung der Anlage. Ist dies einmal erledigt, lässt sich ein Großteil der Aufträge innerhalb eines Tages durchführen. Lediglich bei komplexeren Werkstücken, die mehrmals aufgespannt werden müssen, kann sich die Bearbeitungszeit entsprechend verlängern. „Ein knapp 40 Tonnen schwerer Ständer mit 4 Metern Durchmesser für einen E-Motor musste beispielsweise nach jedem Fertigungsschritt neu auf das CNC-Bohrwerk gespannt werden – insgesamt mehr als zehn Mal“, berichtet Kellerer.

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Hohe Bearbeitungsqualität bei kurzen Lieferzeiten

Eine besondere Herausforderung stellt die Fertigung von Werkstücken dieser Größenordnung und Komplexität dar, wenn einzelne Bearbeitungsschritte über mehrere Aufspannungen hinweg sehr eng zueinander toleriert sind. „An dieser Stelle ist dann die Expertise unserer erfahrenen Zerspanungsmechaniker gefragt“, erklärt Kellerer. Dabei genügt sowohl zum Einrichten als auch zum Bedienen lediglich eine Person, sodass trotz der extremen Anforderungen kaum Personalaufwand erforderlich ist. Mit ihrem Maschinenpark, dem neben dem CNC-Bohr- und Fräszentrum unter anderem auch Plasma- und Laserschneidanlagen, Schweißroboter sowie eine CNC-Wirbelmaschine für Seiltrommeln angehören, führt IAA den kompletten Fertigungsprozess von mittleren bis großen Stahlbauteilen inhouse durch – angefangen beim Zuschnitt über Biege- und Schweißprozesse bis hin zu Veredelungs- und Lackierverfahren. So kann der Thüringer Stahlbauspezialist insgesamt kurze Reaktions- sowie Lieferzeiten garantieren. „Bei Bedarf montieren wir auch Baugruppen vor und stellen unsere Lagerflächen für Langzeitaufträge zur Verfügung“, so Kellerer abschließend.

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