Hochleistungswerkzeuge Mit PKD 80 % an Bearbeitungskosten einsparen

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

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Die Herstellung von Dichtungen aus hochbeständigen Metalllegierungen und unterschiedlichen PTFE-Sorten ist anspruchsvoll. Vorher limitiert hinsichtlich Dichtungsgeometrien und Varianten, gelang Eurosealings die entscheidende Wende mit PKD-Schneiden von Horn.

Eurosealings produziert mit 15 Mitarbeitern hochwertige anspruchsvolle Dichtungen für nahezu alle Industriebranchen wie Chemie- und Lebensmitteltechnik, Turbinen- und Motorenbau, für Hydraulik- und Pneumatikanwendungen, Werkzeugmaschinen, Luft- und Raumfahrt und vieles andere mehr.

Die Losgrößen bewegen sich zwischen eins und Tausenden. Die Durchmesser der Hochleistungsdichtungen aus Nickelbasislegierungen oder Edelstahl als O-Ring oder C-Ring, unbeschichtet oder beschichtet, reichen von 6,12 bis 2500 mm.

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PTFE-Dichtungen für statische oder dynamische Abdichtungen produziert Eurosealings in über 25 Compounds und Durchmessern ab 1,2 mm innen bis zu 620 mm außen und als Sondermaß bis 2000 mm. Die Compounds setzen sich zusammen aus dem Basiswerkstoff PTFE, gefüllt mit Glas- oder Kohlefaser, in Kombination mit Grafit, Elektrokohle oder Ekonol, einem anorganischen Füllstoff. Viele unterschiedliche Mischungsverhältnisse erfüllen die speziellen und individuellen Anforderungen eines breiten Kundenkreises. Konzipiert sind die PTFE-Dichtungen immer mit einem Einstich in C-Form mit unterschiedlichen Dichtungsgeometrien.

Über 10.000 jederzeit lieferbare Dichtungstypen

Die Abstützung der je nach Anforderung axial oder radial geöffneten C-Form übernehmen stabilisierende Spiralfedern oder V-Federn aus den Werkstoffen Hastelloy, Inconel oder Elgiloy. Diese PTFE-Dichtungen sind temperaturbeständig bis 265 °C, im Peak bis 300 °C, bei Drücken bis 3500 bar für statische Anwendungen und 550 bar bei dynamischen Anwendungen. Die Variationsbreite liegt derzeit bei über 10.000 jederzeit lieferbaren Dichtungs­typen.

Bisher war man bei Eurosealings eingeschränkt in der Anzahl der Dichtungsgeometrien und Varianten. Für jede Innen- und Außengeometrie jeder Dichtungsvariante benötigte man spezielle unterschiedliche Formstähle aus Hartmetall zur Bearbeitung. Formstähle, die zudem wegen der abrasiven Inhaltsstoffe der Dichtungen schnell verschlissen und immer wieder nachgeschliffen werden mussten. Zudem änderte sich mit jedem Schleifvorgang die Feingeometrie, sodass der Maschinenbediener mit Nachjustieren an der CNC-Maschine und Maßkontrolle hoch beansprucht wurde, während die Produktivität und Prozesssicherheit wirtschaftliche Fragen aufwarf, nicht zuletzt wegen ständiger Werkzeugbrüche an den feinen Stegen und Strukturen der Formwerkzeuge.

Der hohe Verschleiß und das ständige Nachschleifen verursachten einen hohen Werkzeug-Lagerbestand und Kosten, um immer genügend Werkzeuge zur Bearbeitung zu bevorraten. Gründe für den hohen Schneidenverschleiß gab es mehrere und meistens in Kombination: Glas- und Kohlefasern, Grafit und K-Kohle sowie E-Kohle. Wobei sich die Struktur der im PTFE-Gefüge zugemischten E-Kohle bei höheren Konzentrationen als größter Verschleißtreiber zeigte.

Mit PKD auf Anhieb die optimale Lösung

Die Wende bereitete die konsequente Umsetzung moderner CNC- und CAD/CAM-Technologie, induziert durch eine neue Werkzeugstrategie. Schon länger hatte man bei Eurosealings Versuche mit dem Schneidstoff PKD als Alternative zu Hartmetall gemacht, doch den wirtschaftlichen Durchbruch nie erreicht.

Durch Informationen auf die leistungsfähigen Schneidstoffe von Horn aufmerksam geworden, lud man Kees van Bers ein, den für den flämischen Teil von Belgien zuständigen Außendienstmitarbeiter von Horn. Kees van Bers hatte bereits vielfältige Erfahrung mit der Bearbeitung unterschiedlicher PTFE-Werkstoffe aus anderen Anwendungen und bot auf Anhieb die optimale und universelle PKD-Lösung für alle bei Eurosealings verwendeten PTFE- Werkstoffe.

Die geforderten speziellen Schneidenkonturen wurden bei Horn in Tübingen geschliffen und nach kurzer Zeit ausgeliefert und eingesetzt. Man übersprang sogar die sonst immer angebrachte Optimierungsphase. Einzig der Werkstoff UHMW-PE (ultrahochmolekulargewichtiges Polyethylen) machte noch Probleme durch Gratbildung. Aber auch dafür fand man eine Lösung: das gleiche PKD-Substrat, aber mit höherer Schneidkantenschärfe durch speziellen Feinstschliff.

Neue Rolle im Wettbewerbsumfeld

„Heute“, so Geert van Kelst, Sales und Quality Manager bei Eurosealings, „können wir durch das Ausreizen unserer CNC-Möglichkeiten in Verbindung mit den PKD-Werkzeugen die gewonnenen neuen Freiheiten und Möglichkeiten als große Vorteile im Wettbewerbsumfeld ausspielen. Klein und flexibel, offen für spezielle Sonderlösungen liefern wir das, was andere mit großen Standardserien in dieser Flexibilität nicht abdecken können. Wir schaffen es zum Beispiel, spezielle Lösungen schon nach zwei Tagen an unsere Kunden auszuliefern. Das hat sich schnell herumgesprochen und uns neue Kunden beschert. Um diesen Trend noch zu verstärken, investieren wir derzeit in Anlagen zur Herstellung eigener PTFE-Sorten, zum Beispiel in Mischer, eine ausreichend große Presse und Sintertechnik.“

Wirtschaftlich betrachtet, überzeugte der PKD-Einsatz zur Bearbeitung der unterschiedlichen PTFE-Sorten den Sales und Quality Manager: „Wir haben bei den unterschiedlichen Sorten die Standzeiten der Werkzeuge um das Sechs- bis Zehnfache erhöhen und die Nebenzeiten für Werkzeugwechsel, Nachjustieren, Prüfen und die damit verbundene Administration minimieren können. Ausschuss und zu Prüfzwecken zerschnittene Teile spielen keine Rolle mehr.“

Werkzeugbruch ist kein Kostenfaktor mehr

Die Oberflächenqualitäten sind konstant hervorragend und ohne Gratbildung. Auf die bis dato nötige Entgratung per Hand kann vollständig verzichtet werden. Werkzeugbruch ist auch kein Kostenfaktor mehr. Bei den hohen Schnittgeschwindigkeiten traten bisher immer auch Aufschweißungen auf, welche die Oberflächenqualität massiv verschlechterten. Die dadurch unbrauchbaren Hartmetallschneiden mussten deshalb vorzeitig nachgeschliffen werden. Heute, bei den PKD-Schneiden, verhindern der hohe Diamantgehalt an der Schneidenoberfläche und die Wärmeabfuhr der Diamantschneidstoffe die Bildung von Aufschweißungen. Kurzum: Der Gewinn an Prozesssicherheit ist enorm. Fasst man die durch den Einsatz von PKD-Schneidstoffen erzielten Effekte zusammen, dann spart Eurosealings jetzt etwa 80 % an Bearbeitungskosten im Vergleich zu früher ein.

Brauchte man früher 275 Formstähle aus Hartmetall, um alle Dichtungsgeometrien und Varianten zu fertigen, so freut man sich heute durch den Einsatz weniger universeller Formstähle mit PKD-Schneiden über eine enorme Kostenreduzierung und Effizienz.

Mit den universellen Formstählen können jetzt über 1000 unterschiedliche Profile gefertigt werden statt wie bisher nur Standardprofile. So wurde ein wichtiger Wettbewerbsvorteil durch den Einsatz von universellen Formstählen mit PKD- Schneiden erzielt.

* Philipp Dahlhaus ist Leiter Produkt- management bei der Paul Horn GmbH in 72072 Tübingen. Weitere Informationen: Tel. (0 70 71) 70 04-0, info@PHorn.de

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