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Engineering Prozesskompetenz für die Großteilebearbeitung

| Autor/ Redakteur: Klaus Vollrath / Mag. Victoria Sonnenberg

Die externe Beschaffung großer Teile ist häufig mit Problemen behaftet. Der Aufbau eigener Bearbeitungskapazitäten ist oft unwirtschaftlich. Da empfiehlt sich die Zusammenarbeit mit Spezialisten, die auch komplexe Prozessketten optimal konzipieren und beherrschen.

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Aquatec verfügt über eine ganze Reihe großformatiger Fräsbearbeitungszentren wie diese Portalfräsmaschine Fooke Endura 908 linear mit einem Arbeitsraum von 12.500 mm × 4000 mm × 2500 mm.
Aquatec verfügt über eine ganze Reihe großformatiger Fräsbearbeitungszentren wie diese Portalfräsmaschine Fooke Endura 908 linear mit einem Arbeitsraum von 12.500 mm × 4000 mm × 2500 mm.
(Bild: Klaus Vollrath)

Von einem Spezialisten für großformatige Wasserstrahlzuschnitte hat sich die Aquatec GmbH inzwischen zu einem Allroundbearbeiter und Engineeringpartner für die Herstellung meist großformatiger Komponenten und Baugruppen entwickelt. Zum Kundenkreis gehören Unternehmen aus der Automobilindustrie, dem Anlagen- und Maschinenbau, der Architektur oder der Eisenbahntechnik. Im Verlauf dieses Wachstums sind auch die Aufgabenstellungen immer anspruchsvoller geworden. Gefordert wird die Übernahme immer weiter gehender und zugleich umfassenderer Verantwortung von der Konzept-, Konstruktions- und Prozessentwicklung über die Materialbeschaffung bis zur termingerechten Anlieferung einbaufertiger Baugruppen an jeden gewünschten Einsatzort. Mittlerweile rücken Aspekte wie partnerschaftliches Design sowie Optimierung und Validierung der Herstellprozesse immer stärker in den Vordergrund.

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„Eines unserer neuesten Projekte betrifft die Bearbeitung von Aluminiumbaugruppen für einen neuen Supersportwagen“, verrät Martin Meenen, geschäftsführender Gesellschafter der Aquatec GmbH. Es handelt sich um ein ultramodernes Sportfahrzeug mit beeindruckenden Leistungswerten und Fahreigenschaften und einer entsprechend aufwendigen Technik. Das Nischenfahrzeug wird in vergleichsweise geringen Stückzahlen hergestellt, weshalb die Prozesse nicht im gleichen Umfang automatisiert werden können wie bei Großserienfahrzeugen. Bei den beiden zu bearbeitenden Baugruppen handelt es sich um komplizierte Schweißkonstruktionen aus Strangpressprofilen sowie Gussteilen.

Entwicklung einer anspruchsvollen Spanntechnik

Diese Schweißbaugruppe wird bei einem internationalen Automobilzulieferer in Heilbronn hergestellt und von beiden Unternehmen gemeinsam mechanisch bearbeitet. Aufgrund der sehr filigranen Konstruktion und der verfahrensbedingten Fertigungstoleranzen können die Teile für die Bearbeitung nicht einfach mithilfe starrer Aufnahmen gespannt werden. Sonst könnten die Bearbeitungsmaße durch elastische Rückfederung nach dem Abspannen außerhalb der Toleranzvorgaben zu liegen kommen. Daher musste eine anspruchsvolle Spanntechnik entwickelt werden, die auf einer Kombination von drei festen Spannpunkten mit zusätzlichen „schwimmenden“ Spannungen beruht, welche das Teil sicher fixieren, ohne es elastisch zu verformen.

Hierzu konnte Aquatec eigenes Know-how beisteuern. Der gesamte Prozess, zu dem auch das Einbringen von Blindniet-Gewindeeinsätzen sowie umfassende manuelle und automatische QS-Kontrollen und -Dokumentationen gehören, wurde gemeinsam mit dem Auftraggeber sowie dem Sportwagenhersteller entwickelt und validiert.

„Vergleichbare Konzepte konnten wir auch bei Großbauteilen für Schienenfahrzeuge umsetzen“, ergänzt Meenen. Dabei geht es um unterschiedliche Komponenten wie Schweißkonstruktionen aus Profilen für Stirnwände und Seitenwände für Waggons mit Abmessungen bis zu 3000 mm × 9000 mm beziehungsweise um massive Frästeile für den Frontbereich von Triebwagen, die mit hohem Zerspanungsaufwand aus dem Vollen gefräst werden.

Spanntechnologie aus festen und „schwimmenden“ Spannsystemen

Bei den geschweißten Profilen spielt ebenfalls die Beherrschung der aus dem Schweißprozess herrührenden Spannungen und der entsprechenden Verwerfungen beziehungsweise Tordierungen eine entscheidende Rolle. Ebenso wie bei den Automobilteilen musste hierfür eine aufwendige Spanntechnologie aus festen und „schwimmenden“ Spannsystemen entwickelt werden, und auch hier erfolgt die Vorrüstung auf Schnellwechselkassetten, die mithilfe von Nullpunkt-Spannsystemen schnell ausgetauscht werden können.

Der Fräsaufwand umfasst neben der Bearbeitung der Außenkontur, dem Herausarbeiten von Fensteröffnungen und der Überarbeitung von Schweißnähten auch das Einbringen von rund 200 Durchbrüchen mit Sechskantprofil, das Einbringen von Gewindeeinsätzen sowie weitere teils automatisierte, teils manuelle Arbeitsgänge. Die Teile müssen zudem ein Mal umgespannt werden. Sie gehen anschließend einbaufertig verpackt an den Zughersteller. Bei einem weiteren Auftrag werden Kastenprofile bearbeitet, die sich aufgrund des Freisetzens innerer Spannungen bei der Zerspanung so stark verformen können, dass die Bearbeitung zwischenzeitlich unterbrochen wird, um die aufgetretenen Maßänderungen mess- technisch zu erfassen und das CAM-Programm anschließend dem Istzustand anzupassen.

Anlagen müssen extreme Anforderungen erfüllen

„Sehr anspruchsvolle Kunden haben wir auch aus dem Bereich Maschinenbau“, sagt Meenen. In einem Fall geht es um massive Blöcke, aus denen die Maschinenbetten für fotooptische Belichtungsmaschinen hergestellt werden. Die entsprechenden Anlagen kommen bei der Herstellung der superfeinen Strukturen mikroelektronischer Chips zum Einsatz und müssen daher geradezu extreme Anforderungen erfüllen. Während diese Blöcke früher aus Edelstahl hergestellt wurden, kommt hierfür heute Aluminium zum Einsatz. Nach dem Zerspanen gehen die Maschinenbetten zur weiteren Bearbeitung zurück an den Kunden, wo sie teils exotischen Prozeduren unterzogen werden, wie einer Erhitzung zum Ausdampfen eventueller Einschlüsse oder einer Begutachtung unter Schwarzlicht zur Eliminierung selbst feinster Fusseln.

Derzeit befinde man sich im Gespräch mit dem Kunden über bauliche Maßnahmen wie der Errichtung einer vollklimatisierten Halle, in der die Raumtemperatur im gesamten Hallenbereich mit einer Genauigkeit von 1 °C konstant gehalten werden soll. Ein weiterer hoch anspruchsvoller Auftrag der Firma Alimex betrifft die Bearbeitung von beidseitig plangefrästen Aluminiumplatten mit Abmessungen von bis zu 2500 mm × 2500 mm × 100 mm. Die Herausforderung besteht darin, dass bei der Bearbeitung die bereits fertigen Ober- beziehungsweise Unterseiten nicht den geringsten Kratzer erleiden dürfen und zudem keinerlei Schlierenbildung durch Bearbeitungsfluide auftreten darf. Dies war alles andere als einfach und erforderte die Umrüstung von zwei Maschinen auf Minimalmengenschmierung, spezielle Spannmittel, eine angepasste Bearbeitungsstrategie sowie äußerste Sorgfalt und Disziplin der Mitarbeiter bei allen Abläufen vom Auspacken des Rohmaterials bis zum Versand.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet nach wie vor der Fassadenbau. Dafür erbringe man Entwicklungs- und Bearbeitungsdienstleistungen sowohl im Bereich Edel- und Duplexstähle als auch bei Aluminiumkomponenten. Aktuelle Projekte umfassen neben Bauvorhaben in Nahost und dem Lakhta Tower in St. Petersburg ein Flughafengebäude in Genf, ein Parkhaus in Frankfurt am Main und den Firmensitz von Uber in San Francisco.

Wasserstrahlschneiden für die Edelstahlbearbeitung

Bei der Edelstahlbearbeitung setzt Aquatec weiterhin stark auf das Wasserstrahlschneiden, da dieses im Unterschied zu thermischen Verfahren oder dem Laserschnitt „kalt“ arbeitet und deshalb weder Materialschäden noch Verfärbungen verursacht. Ein besonders aufwendiges Vorhaben war in diesem Zusammenhang die Herstellung von großformatigen verschiebbaren Oberlichtern für die Heilige Moschee in Mekka (Saudi-Arabien).

„Der wichtigste Vorteil für unsere Kunden ist unsere Engineeringkompetenz im Zusammenwirken mit unserer Beweglichkeit und Reaktionsfähigkeit als Mittelständler“, bilanziert Meenen. Aquatec verfüge auch in den Bereichen Konstruktion, CAD/CAM-Programmierung und Fertigungsorganisation über qualifizierte Mitarbeiter mit umfassender Erfahrung bei der Abwicklung selbst sehr anspruchsvoller und großvolumiger Projekte bis in den zweistelligen Millionenbereich. Besondere Kompetenzen habe man in Bereichen wie Spannsysteme, Fertigungsorganisation und Qualitätssicherung aufbauen können. Beispiel sei die Eigenentwicklung von Schnellwechselkassetten mit Nullpunkt- Spannsystem für Teile mit Abmessungen bis zu 3000 mm × 9000 mm. In einem anderen Fall entwickle man für einen Kunden sogar eine spezielle Werkzeugmaschine für das Hochleistungsschleifen von großformatigen Blechteilen. Dank dieser Kompetenzen könne man potenzielle Kunden partnerschaftlich von der Ideenfindung bis zur erfolgreichen Realisierung begleiten und ihnen sämtliche Aufgabenstellungen im Zusammenhang mit einem Projekt aus einer Hand bei voller Übernahme der Gesamtverantwortung anbieten.

* Klaus Vollrath ist freier Fachjournalist in 4912 Aarwangen (Schweiz), weitere Informationen: Aquatec Master in Metal GmbH in 46446 Emmerich am Rhein, Tel. (0 28 22) 97 62 97-0, esposito@aquatec-ndrh.de

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Journalist und Cineast, Redaktionsbüro Klaus Vollrath