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Multitasking-Maschinen Wo neunachsige Multitasking-Maschinen Sinn machen

| Autor/ Redakteur: Martin Dreher / Mag. Victoria Sonnenberg

Um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, sollten sich Unternehmen in Richtung Autonomisierung intelligenter Maschinenkonzepte bewegen. Wie Sie mit dem Done-In-One-Konzept flexibel bleiben, zeigt ein Beispiel aus der Drehbearbeitung.

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Neunachsige Multitasking-Maschinen wie die KM2600MTTS von Hyundai Wia produzieren mit erhöhter Steifigkeit.
Neunachsige Multitasking-Maschinen wie die KM2600MTTS von Hyundai Wia produzieren mit erhöhter Steifigkeit.
(Bild: Hyundai Wia)

Technologischer Fortschritt unter Einhaltung größtmöglicher Produktivität gilt als maßgeblicher Beschleuniger der Industrie 4.0. Langfristige Wettbewerbsfähigkeit – auch gegen internationale Konkurrenten – stellt in diesem Zusammenhang eines der obersten Ziele dar. Um dies zu erreichen, müssen Industrieunternehmen sich an die neuen Anforderungen anpassen und ihre Produkte wirtschaftlich herstellen. Durch eine überwiegend prüfende Rolle der Abläufe rückt der Mensch in den Hintergrund der Produktion, smarte Anlagen treten an seine Stelle und bieten folglich Entlastung. Dabei geht die Tendenz im Bereich der Industrie 4.0 immer mehr in Richtung Autonomisierung intelligenter Maschinenkonzepte. Nur so können die Anlagen den hohen Anforderungen nach mehr Flexibilität, Schnelligkeit, Nachhaltigkeit und Effizienz im Rahmen der Smart Factory gerecht werden. Eine für die Drehbearbeitung maßgebende Entwicklung stellen dabei innovative, autark fertigende CNC-Maschinen dar, die den Trend der mannlosen Produktion sowie des Done-In-One-Konzepts in der Industrie vorantreiben.

Trends bestimmen die Nachfrage

Im Zuge der Digitalisierung liegt eine der größten Herausforderungen für Unternehmen der Fertigungsindustrie darin, aus Einzelprojekten umsatzrelevante Geschäftsstrategien abzuleiten und somit insgesamt eine Verbesserung von Effizienz, Qualität und Produktivität zu erreichen. Für Unternehmen bedeutet diese Anpassung an die Anforderungen der Industrie 4.0, dass sie technisch-organisatorische Voraussetzungen für die Digitalisierung des eigenen Betriebs sowie die Vernetzung von Produkten, Wertschöpfungsketten und Geschäftsmodellen schaffen müssen.

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Vor diesem Hintergrund gilt es umzudenken, da sämtliche Entwicklungen im Zuge der Digitalisierung auch neue Herausforderungen in der Marktsituation nach sich ziehen. In der Zerspanungstechnik erwarten Auftraggeber etwa neue Standards, die beispielsweise die kurzfristige und flexible Fertigung einer ständig variierenden Produktpalette ermöglichen. Allerdings entwickelt sich der Trend von der Massenproduktion weg in Richtung der Losgröße 1. Gleichzeitig verlangen Kunden zunehmend kürzere Bearbeitungszeiten und ständige Verfügbarkeit von Artikeln. Maßgebend für Auftraggeber und -nehmer ist dabei jedoch die Vermeidung von Mehrkosten, sowohl bei geringer als auch bei großer Stückzahl. Im Wesentlichen erfordert dies die Wandlungsfähigkeit der Anlagen, ohne dabei Abstriche bei der Produktivität vorzunehmen – eine Herausforderung, mit der Hersteller sich teilweise immer noch konfrontiert sehen. Der zeitliche Aufwand für die Umrüstung der Maschinen steht dabei im Widerspruch zu den hohen Anforderungen nach mehr Flexibilität bei maximalen Erträgen.

Höhere Produktivität mit neun Achsen

Mehr Freiraum bei der Bearbeitung ergibt sich durch eine höhere Anzahl von Achsen, an denen das Objekt oder Fräswerkzeug mithilfe der CNC-Steuerung gleichzeitig bewegt wird. Ein Grund für die Beliebtheit solcher Anlagen liegt in der Möglichkeit, sehr komplexe Bauteile anzufertigen. Fünfachsige Systeme stellen dabei die am weitesten verbreitete Variante dar. Aufgrund des erhöhten Präzisionsbedarfs der Werkstücke kommen im Bereich der Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrt Maschinen mit bis zu neun Querverbindungen zum Einsatz. Grundsätzlich gilt in diesem Zusammenhang:

  • Je komplexer die Geometrie der Fertigungsteile, desto effizienter wirken sich Anlagen mit fünf oder mehr Achsen aus.
  • Neben gesteigerter Präzision produzieren neunachsige Multitasking-Maschinen wie die KM2600MTTS von Hyundai Wia mit erhöhter Steifigkeit, die wiederum die Bearbeitung unterschiedlicher Formen begünstigt.
  • Zudem wirkt sich ein flüssiger Materialtransport innerhalb der Anlage auch positiv auf den Verarbeitungsprozess aus.

Dabei erlaubt die Drei-Wege-Struktur der Z-Achse der KM2600MTTS einen störungsfreien Transport zwischen der Werkzeugstation und der zweiten Spindel – gegenseitige Blockaden der Achsen werden dadurch beseitigt. Jedoch nicht allein die Konstruktion der Achsen sorgt für einen störungsfreien Ablauf innerhalb der Anlage. Zu einer reibungslosen Funktionsweise tragen ebenso Steuersystem und Software bei. Mit der einfachen Vorbereitung und Korrektur des Programms erzielt die Kreuz-Y-Achse der KM2600MTTS eine präzise Positioniergenauigkeit, die maßgeblich zur Steigerung der Produktivität beiträgt.

Das mit einer 45-Grad-Neigung konstruierte Design sorgt dabei einerseits für die Aufrechterhaltung einer hohen Festigkeit des Fertigungsstoffs sowie der Präzision der Werkzeuge, andererseits fördert es das Ablassen von Öl und Metallspänen. Durch kontrolliertes Kippen des Frästisches oder -elements während des Vorgangs beugen mehrachsige Anlagesysteme nicht nur Arbeitsunfällen vor, sie verbessern darüber hinaus auch die Genauigkeit bei der Abstimmung der Werkzeuge und tragen zu einer hohen Lebensdauer bei. Auch der Trend hin zur Fertigung in einer Aufspannung, der sogenannten Done-In-One-Bearbeitung, begünstigt die Verwendung mehrachsiger Systeme.

Innovative Konzepte wie das Done-In-One-Prinzip ermöglichen nicht nur die Fertigung rentabler Kleinserien, sondern erzielen auch eine höhere Gesamtanlagenproduktivität. Dadurch bleiben Hersteller wettbewerbsfähig. Ohne lange Umrüstungszeiten erhält der Anwender mithilfe des Done-In-One-Prinzips ein fertig verarbeitetes Teil – in nur einem Durchlauf. Dieses Verfahren wird durch eine effiziente Einstellung der Fertigungsmittel begünstigt. Beispielsweise zeichnet sich die Multitasking-Maschine KM2600MTTS von Hyundai Wia aufgrund der Installation des Magazins auf der Vorderseite durch einen schnellen Werkzeugwechsel aus. Das Magazin mit Kettenantrieb wartet standardmäßig mit 36 Instrumenten auf und ist optional auf bis zu 72 erweiterbar.

Multitasking-Maschinen schaffen Abhilfe

Multitasking-Anlagen fassen somit sämtliche Bearbeitungsprozesse zusammen: von der Einbindung des Rohlings bis zur abschließenden Verarbeitung. Dies erlaubt ein Drehen und Automatisieren auf kleinstem Raum und erfüllt zudem den steigenden Anspruch einer weitgehend mannlosen Verarbeitung. Angesichts immer höherer Kosten in Kombination mit einer ständig wachsenden Komplexität der Fertigungsstücke steigt der Bedarf an universal einsetzbaren Bearbeitungszentren. Besonders Multitasking-Maschinen schaffen hier Abhilfe, da sie mit dem Drehen, Bohren und Fräsen wesentliche Verfahren der Zerspanung in einem Maschinenkonzept vereinen.

Zum Beispiel erlaubt der Fräskopf mit integrierter B-Achse bei der KM2600MTTS das Drehen und Fräsen zur gleichen Zeit. Eine schnelle und präzise Bearbeitung von komplizierten Formen leistet dabei der untere Revolver. Ausgestattet mit zwei leistungsfähigen Servomotoren sorgt er für eine hohe Haltbarkeit und Genauigkeit des Fräskopfs. Indem sich sämtliche Arbeitsschritte mit derselben Maschine ausführen lassen, verringern sich zum einen die für den Fertigungsprozess notwendigen Bedienungsanforderungen, zum anderen optimieren sich die Umgebungsbedingungen für die Mitarbeiter.

Verkürzte Durchlaufzeiten sowie gesenkte Anschaffungs- und Betriebskosten sind zudem ein positiver Nebeneffekt dieser Technologie. Demzufolge profitieren Fertigung und Management in gleicher Weise, deren Kooperation den Ausbau der für die Industrie 4.0 wichtigen Innovationsfähigkeit erst ermöglicht.

* Martin Dreher ist Geschäftsführer und Gründer der Drehertec GmbH in 78588 Denkingen, Tel. (0 74 24) 9 80 46-0, service@drehertec.de

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