Chirurgische Instrumente mit hoher Genauigkeit zerspanen

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Für die Umstellung auf das Fräsen war die komplexe Geometrie des aus zwei Hälften bestehenden Spreizers lange Zeit das Problem. „Chirurgen sind eher konservativ, sodass wir die Kontur nicht maschinengerecht umstellen konnten“, erläutert der Leiter des Instrumentenwerks. „Daher war ein wirtschaftlicher Zerspanungsprozess lange nicht möglich.“ In zahlreichen Versuchen über mehrere Jahre näherte man sich dann der Lösung an. Betrug die Bearbeitungszeit anfangs 90 min für eine Bauteilhälfte, so liegt sie jetzt bei 30 min.

Muskelspreizer wird jetzt auf Bearbeitungszentrum gefräst

„Ausschlaggebend dafür war letztlich das Gesamtpaket aus einer stabilen Maschine, einer optimierten Frässtrategie und der zugehörigen Automatisierung“, urteilt Schutzbach. Und dieses Paket lieferte die Berthold Hermle AG. Die Basis bilden vier Fünf-Achs-Bearbeitungszentren C 30 U, wobei jeweils zwei Maschinen in 180°-Anordnung durch das Robotersystem RS 2 bestückt werden.

Auf diesen zwei Roboteranlagen können die Muskelspreizer heute in zwei Aufspannungen aus dem Vollen gefräst werden. „Für die acht verschiedenen Abmessungen der Spreizer verwenden wir zwei Rohteilgrößen“, sagt CNC-Leiter Stark. „Das Zerspanvolumen beträgt dabei bis zu 80 %.“ Das Flachmaterial in den Abmessungen 100 mm × 22 mm × 180 mm wird vom Sechs-Achs-Roboter hauptzeitparallel in Matrizen mit 16 Plätzen eingelegt. Von dort bestückt er die beiden Maschinen und übernimmt auch das Spannen in der Vorrichtung. Das fertige Bauteil kann der Knickarmroboter dann an den Spannflächen mit dem gleichen Greifer entnehmen. Das Magazin beim Rüstplatz nimmt 22 Matrizen auf. „So können wir die dritte Schicht mannlos fahren“, sagt Stark.

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Robotersystem für Bearbeitungszentren handelt Paletten oder Werkstücke

Das Robotersystem RS 2 Kombi eignet sich für die Automation von bis zu drei Hermle-Bearbeitungszentren. Für den Anwender ergeben sich die folgenden Vorteile:

Automatisches Paletten- und/oder Teilebestücken, das heißt, die Anlage ist sowohl für flexibles Palettenhandling als auch für direktes Werkstückhandling projektierbar.

Kostengünstiger Transport und einfache Aufstellung durch hakenfertige Ausführung der Maschine und der Roboterzelle.

Einsetzbarkeit an sieben Tagen die Woche im Mehrschichtbetrieb.

Der Leitrechner steuert und überwacht das ganze Fertigungssystem (Paletten- und/oder Werkstückverwaltung, Greiferverwaltung, Vorrichtungsverwaltung).

Werkstücke können an allen sechs Seiten bearbeitet werden.

Wechselgreifersystem für Paletten und Werkstücke. Greifer- und/oder Doppelgreiferlösungen sind möglich.

Bestückung über den Rüstplatz auch während des Fertigungsprozesses (hauptzeitparallel).

Kundenindividuelle Werkstück- und Palettenspeicher bis zu einer Palettengröße von 500 mm x 500 mm.

Sechsachsiger Industrieroboter mit einem Transportgewicht von wahlweise 180, 210 oder 270 kg.

Durch Roboterautomatisierung konnte die Wirtschaftlichkeit deutlich gesteigert werden

Die Automatisierung erfordert allerdings eine hohe Prozesssicherheit. Das betrifft auch das Spannen und die Späneabfuhr. So haben die Bearbeitungszentren eine Hochdruckkühlung mit 80 bar, um die Späneabfuhr zu verbessern. Dazu Lothar Schutzbach: „Hier haben wir einiges über reproduzierbare Prozesse gelernt – und sei es nur das definierte Abblasen der Spannvorrichtung.“ Unstrittig ist jedoch der Nutzen: „Durch die Roboterautomatisierung konnten wir die Wirtschaftlichkeit deutlich steigern und erzielen eine gleichmäßigere Qualität und längere Werkzeugstandzeiten.“

In der Summe hat die Umstellung vom Schmieden auf das Fräsen zu einem präziseren Bauteil mit definierter Geometrie geführt. „Durch die höhere Konturtreue konnten wir die Nacharbeit deutlich reduzieren“, konstatiert der Vorfertigungsleiter. „Bei dem Muskelspreizer ist heute nur noch eine Kantenverrundung erforderlich.“ Auf das Schleifen oder eine Geometrieanpassung könne verzichtet werden. Betrachtet man die komplette Wertschöpfungskette einschließlich Beschichten, Beschriften und Verpacken, so lag beim Schmiedeteil der Anteil manueller Tätigkeiten bei 89 %. „Beim Frästeil beträgt er jetzt nur noch 30 %“, betont Schutzbach. „Daraus resultiert letztlich eine Kosteneinsparung von 25 bis 30 %.“

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