Spanende Fertigung Hart arbeiten

Redakteur: Güney Dr.S.

Prozessketten im Werkzeug- und Formenbau optimieren. Der Werkzeugbau in Deutschland steht vor großen Herausforderungen: Nicht nur die zunehmende Konkurrenz aus osteuropäischen...

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Der Werkzeugbau in Deutschland steht vor großen Herausforderungen: Nicht nur die zunehmende Konkurrenz aus osteuropäischen und asiatischen Ländern mit deutlich geringerem Lohnniveau drückt auf die Preise. Auch die immer noch vorhandenen Überkapazitäten im heimischen Markt verführen Unternehmen dazu, in den Preiskampf mit den Billiganbietern einzusteigen. Wie in vielen anderen Branchen wird sich diese Entscheidung jedoch auch für den deutschen Werkzeugbau als schwerwiegender Fehler erweisen, weil die Unternehmen das Rennen aufgrund der völlig unterschiedlichen Randbedingungen nur verlieren können. Eine Alternative zum Preiskampf wird deshalb nur die Differenzierung des eigenen Angebots bieten. Doch über welche Merkmale können sich Werkzeugbauer von der Konkurrenz abheben, ohne sich damit nur auf das Nischengeschäft zu beschränken? Denn für einige mag dies zwar einen Königsweg bieten, nicht jedoch für eine ganze Branche.Hohe Effizienz der Prozesse steht im VordergrundAus technischer Sicht lässt sich diese Frage sehr unterschiedlich beantworten. Doch das Ziel der einzuleitenden Maßnahmen sollte in erster Linie in einer hohen Effizienz der Prozesse bestehen. Denn der Kunde sucht stets nach einem Mehrwert im Vergleich zum Standard – sei es durch kurze Lieferzeiten, durch hohe Präzision oder durch besondere Eigenschaften im späteren Serieneinsatz, beispielsweise verkürzte Zykluszeiten bei Spritzgießformen. Eine hohe Effizienz der Prozesse lässt sich durch besonders hohe Produktivität ebenso erreichen wie mit einer besonderen Flexibilität, etwa wenn Eilaufträge zusätzlich in den Fertigungsablauf eingeflochten werden müssen.In diesem Spannungsfeld zwischen Produktivität und Flexibilität nimmt die Frage nach der Abgrenzung zwischen den Verfahren Funkenerosion und Fräsen einen besonderen Stellenwert ein. Einmal von Sonderfällen wie der Herstellung von Schmiedegesenken abgesehen, konnte das Hartfräsen im Werkzeugbau die Funkenerosion trotz teilweise erheblicher Fortschritte nicht verdrängen. Aktuelle Entwicklungen in der Hartfräsbearbeitung betreffen vor allem die Werkzeug- und Beschichtungstechnologie. Neue Werkzeugstähle, wie pulvermetallurgisch erzeugte Werkstoffe, erfordern Hochleistungssysteme, die immer häufiger durch die Kombination von Feinstkornhartmetalle mit geeigneten Schichtsystemen erreicht werden. Diese müssen dem starken abrasiven Verschleiß widerstehen, der sich aus dem hohen Karbidanteil der Werkstoffe ergibt. Gleichzeitig müssen die Werkzeuge durch angepasste Schneidengeometrien aber auch der Zähigkeit des Werkstoffs begegnen, die aus der geringen Korngröße der Materialien resultiert.Ein weiterer entscheidender Faktor ist die erreichbare Präzision: Die Fertigbearbeitung in einer einzigen Aufspannung steigert die Genauigkeit erheblich - durch den Einsatz von Palettiersystemen lassen sich auch Verfahrensgrenzen mit derselben Aufspannung überspringen. Die Aufmaßbeigaben für das Umspannen werden auf diese Weise deutlich reduziert. Die Werkzeugmaschinen für die Hartbearbeitung müssen hinsichtlich der Steifigkeit von Spindel und Maschinenaufbau sehr hohen Anforderungen gerecht werden. Höchste Genauigkeiten lassen sich nur dann erreichen, wenn die gesamte Struktur auch bei höheren Prozesskräften statisch und dynamisch stabil bleibt. Schwingungen müssen schnell gedämpft werden. Oft werden Werkzeug- und Werkstückspannung vernachlässigt, die jedoch in die Betrachtung einbezogen werden sollten. Eine interessante Alternative zu den derzeit verbreiteten Maschinenkonzepten bieten hydrostatische Achs- und Spindellagerungen, die zurzeit marktnah entwickelt und bereits in ersten Maschinen eingesetzt werden. In hydrostatischen Lagern sind alle Metallteile durch einen Flüssigkeitsfilm voneinander getrennt. Deshalb hat das vollkommen verschleißfreie System eine hohe Eigendämpfung und Steifigkeit, und erzielt im Vergleich zu konventionellen Systemen eine deutlich höhere Genauigkeit.Der Funkenerosion gelang es in den vergangenen Jahren dank neuester Entwicklungen in der Generatoren- und Anlagentechnik ihr Image eines langsamen und nacharbeitsintensiven Verfahrens abzuschütteln. So erzielt sie heute beim Einsatz von Graphitelektroden nicht nur erstaunlich hohe Abtragsraten, sondern trägt mit zusammengefassten Einzelelektroden auch dazu bei, Kosten in Organisation und Logistik einzusparen. In der Summe bieten die Weiterentwicklungen und die intelligente Kombination beider Technologien dem Werkzeugbau heute die Chance, Prozessketten zu verkürzen und gleichzeitig flexibel auf Kundenwünsche einzugehen. Umso wichtiger wird jedoch die Abgrenzung der beiden Verfahren in der täglichen Praxis des Werkzeugbauers.Hartbearbeitung senkt DurchlaufzeitenEine enorme Chance bietet sich dann, wenn es gelingt, das Härten von Formeinsätzen oder Werkzeugkomponenten aus den Phasen der Prozesskette herauszuhalten, die die Durchlaufzeit besonders stark beeinflussen. Gehärtete Rohlinge in Standardabmessungen vorzuhalten und die Bauteile dann komplett im Harten zu bearbeiten, ermöglicht beinahe unschlagbar kurze Durchlaufzeiten - für den Kunden eine der wichtigsten Kenngrößen bei der Vergabe von Aufträgen, wie verschiedene Untersuchungen belegen. Einsparungen in der Durchlaufzeit der Werkzeugherstellung wirken sich direkt auf die Entwicklungszeit neuer Produkte aus und haben aus diesem Grund eine besondere Bedeutung in der Produktentwicklung.

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