Null Spiel im Antrieb – null Probleme mit der Präzision

Spielfreiheit für bestmögliche Präzision und Qualität, größere Steifigkeit für höhere Zerspanungsleistungen und Innovationspotenziale für künftige Maschinengenerationen – das „Galaxie“-Antriebssystem von Wittenstein erschließt dem Werkzeugmaschinen-Hersteller MAKA vielfältige Mehrwerte bei der CNC-Bearbeitung von Holz, Aluminium und Kohlefaser-Verbundwerkstoffen. Besonders überzeugend: die schnelle und reibungslose Integration von Galaxie in eine Serienmaschine bei einem Kunden in Taiwan. Die um Faktoren besseren Leistungsmerkmale von „Galaxie“ gegenüber herkömmlichen Antriebssystemen haben den Werkzeugmaschinen-Hersteller MAKA Anfang 2016 neugierig gemacht.


Bild 1 Die kompakte Bauweise des „Galaxie“ erhöht die kinematische Flexibilität der Fräsköpfe, so dass MAKA jetzt auch komplexere Formen herausarbeiten kann.

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Die kompakte Bauweise des „Galaxie“ erhöht die kinematische Flexibilität der Fräsköpfe, so dass MAKA jetzt auch komplexere Formen herausarbeiten kann.

„Vor allem die je nach Vergleichsgetriebe 3- bis fast 6-mal bessere Verdrehsteifigkeit der völlig spielfreien Galaxie-Kinematik hat dazu geführt, dass wir das Antriebssystem in einem Versuchsaufbau getestet haben“, blickt Dr. Jens Muckli, einer von zwei Geschäftsführern der MAKA Systems GmbH zurück. „Die Ergebnisse waren überragend, alles hat optimal funktioniert.“ Als dann wenige Monate später aus Präzisions- und Performancegründen die Antriebslösung einer bereits nach Taiwan ausgelieferten Maschine zur Bearbeitung von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen gegen ein Galaxie-Antriebssystem ausgetauscht werden musste, bestätigten sich die positiven Erfahrungen aus der Testphase: „Der direkte Einsatz hat sofort die gewünschte Leistungsverbesserung gebracht“, sagt Markus Hepp, Teamleiter Entwicklung bei MAKA. Ein weiterer Pluspunkt für Galaxie und zugleich eine wichtige Erfahrung für den global agierenden Maschinenbauer: die schnelle Verfügbarkeit des Galaxie-Antriebssystems vor Ort.

Lösungskompetenz bei CNC-Spezialmaschinen

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Im Galaxie-Antriebssystem verschmelzen eine völlig neuartige Getriebegattung mit dynamisierten Einzelzähnen und ein neu entwickelter Hochleistungsmotor zu einer hochkompakten Hohlwellen-Antriebseinheit.

Mit über 170 Mitarbeitern entwickelt und produziert die MAKA Systems GmbH in Nersingen bei Ulm CNC- Spezialmaschinen für die Holz-, Aluminium-, Kunststoff- und Composite- bearbeitung sowie den Modellbau. „Die Umsetzung von Lösungen auf höchstem technischen und wirtschaftlichen Niveau sowie die damit verbundene Entwicklungskompetenz hat uns in den über 60 Jahren seit der Firmengründung zu einem weltweit führenden Spezialisten in unserer Branche gemacht“, fasst Dr. Jens Muckli den Kern der Marke MAKA zusammen. „Wir sind bereit für anspruchsvolle Aufgaben – von der einfachen Maschine ohne Automation bis zu komplexen Anlagen, auch mit Robotern für das Materialhandling.“
Hohe Genauigkeiten mit kleinstmöglichen Toleranzen und schnelle Maschinentakte und Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei minimierten Nebenzeiten sind einige der wesent- lichen Vorzüge der CNC-Maschinen, wie sie beispielsweise bei der Bearbeitung von Holz, Aluminium oder faserverstärkten Kunst- und Verbundstoffen eingesetzt werden.

„Genauigkeit bedeutet Qualität“, bringt es Markus Hepp auf den Punkt. „Sowohl die A- als auch die C-Achse im Fräskopf, die einen Neigungswinkel von 50° aufweisen, sind ständig in Bewegung. Daher muss jede Achse für sich sehr genau sein. Je mehr Spiel jedoch ein Antrieb aufweist, desto größer sind – unab-hängig vom Werkstoff – die Kontur- toleranzen, zumal sich die Genauigkeitsfehler teilweise oder vollständig aufsummieren können.“ Entsprechend verlockend war für MAKA die Aussicht auf ein Antriebssystem mit Null-Spiel – wie es das Galaxie gewährleistet.

Das Galaxie-Antriebssystem: Getriebekinematik neu gedacht

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Im Fräskopf sind sowohl die A- als auch die C-Achse, die jeweils einen Neigungswinkel von 50 Grad aufweisen, ständig in Bewegung.

Mit dem Galaxie-Antriebssystem hat Wittenstein SE eine völlig neue Antriebsgattung ins Leben gerufen, die es bislang nicht gab – mit einer elementar neuen Getriebekinematik. Erstmals wird auf ein Zahnrad verzichtet – stattdessen verbessern dynamisierte Zähne, die nadelgelagert um einen polygonförmigen Innenring herum gruppiert sind, bisher bekannte Leistungswerte anderer Antriebsgattungen um Faktoren. „Und dies gleichzeitig – wir mussten also weder Antriebsmerkmale gegeneinander abwägen noch Kompromisse eingehen“, berichtet Markus Hepp. Die technischen Daten des Galaxie-Antriebssystems bestätigen dies: eine etwa sechsfach bessere Steifigkeit, ein um 23 Prozent höherer Wirkungsgrad, Nullspiel und völlige Spielfreiheit auch im Nulldurchgang, all dies bei besonders kompakter Bauweise – nur beim Galaxie sind solche Leistungsverbesserungen gleichzeitig zu haben, bei anderen Hohlwellenantrieben hin- gegen nicht. Kein Wunder also, dass sich dieses „ausgezeichnete“ Antriebssystem – es gewann den „Hermes Award“ der Hannover Messe und den „Innovationspreis der deutschen Wirtschaft“ – nicht nur bei MAKA auf einem stetigen Siegeszug durch den Hochleistungsmaschinenbau befindet.

Performance-Turbo für Serienmaschinen

Der Einsatz im Versuchsaufbau, spätestens jedoch die reibungslose Umrüstung der bereits nach Taiwan ausgelieferten Serienmaschine, zeigen, dass das Galaxie-Antriebssystem der CNC-Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe mit MAKA-Maschinen eine deutlich verbesserte Genauigkeit und Zerspanungsleistung beschert. „Wir können Konturen jetzt noch präziser und wiederholgenauer fahren“, sagt Markus Hepp. „Zudem erhöht die kompakte Bauweise des Galaxie-Antriebssystems die kinematische Flexibilität der Fräsköpfe, so dass wir jetzt auch komplexere Formen herausarbeiten können, beispielsweise bei der Bearbeitung von PKW-Innenverkleidungen.“ Die dank Nullspiel deutlich verbesserte Steifigkeit sowie die hohe Dynamik der kompakten Hohlwellen-Einheit führen zudem zu schnelleren Bearbeitungsgeschwindigkeiten – die aufgrund des besonderen Aufbaus der Lagerung aber nicht zu Lasten der Lebensdauer geht. Im Gegenteil: Individuelle Berechnungen, in die unter anderem Faktoren wie die Verfahrzyklen oder die Belastungen eingehen, weisen das Galaxie auch in dieser Hinsicht als deutlich langlebiger als andere Hohlwellentriebe aus.

 Innovationspotentiale für neue Maschinengenerationen

Bild 4 Dr. Jens Muckli (Mitte), Geschäftsführer bei der MAKA Systems GmbH, zeigt sich im Gespräch mit Wittenstein vor allem von der 3- bis fast 6-mal besseren Verdrehsteifigkeit der völlig spielfreien Galaxie-Kinematik beeindruckt.

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Dr. Jens Muckli (Mitte), Geschäftsführer bei der MAKA Systems GmbH, zeigt sich im Gespräch mit Wittenstein vor allem von der 3- bis fast 6-mal besseren Verdrehsteifigkeit der völlig spielfreien Galaxie-Kinematik beeindruckt.

Ihre steife Konstruktion – die Voraussetzung für präzise und laufruhige Bearbeitungsprozesse – ist ein weiteres Qualitätsmerkmal der CNC-Maschinen von MAKA. Da das Galaxie- Antriebssystem durch seine spielfreie Kinematik auch bei Wechselbelastung im Nulldurchgang eine fast sechs Mal höhere Verdrehsteifigkeit bietet als selbst die besten, vergleichbaren Getriebealternativen, eröffnet dies die Option, die Geometrie der Gesamtmaschine in Zukunft noch steifer auszuführen. „Mit den Maschinen einer solchen neuen Generation können die Bearbeitungsprozesse noch präziser durchgeführt werden“, blickt Geschäftsführer Dr. Jens Muckli nach vorne. „Auch das Materialspektrum wird dadurch breiter, denn mit den noch robusteren Maschinen können dann entsprechend härtere und gröbere Materialien gefräst werden.“

Bereit für Industrie 4.0

Galaxie eröffnet aber nicht nur ein neues Leistungsuniversum – sondern ist auch passenderweise fit für die digitalisierte Industrie. Denn mit dem Leitmotiv „MAKA 4.0 – Mit uns in die Zukunft der Produktion“ – verfolgt das Unternehmen die Ausrichtung auf Industrie 4.0 bis hinein in die Antriebstechnik ihrer Maschinen. Das Galaxie-Antriebssystem ist hierfür vorbereitet. Es bietet die erforderliche Konzeption und Konnektivität, um Maschinen mit der notwendigen Intelligenz zu versorgen, wie sie die smarte Fabrik der Zukunft z. B. zur Produktion von Losgröße 1, für virtuelle Inbetriebnahmen oder für das Condition Monitoring von Anlagen bis in die Cloud erfordern.
Damit ist das Galaxie für MAKA nicht nur als Antriebssystem, sondern auch durch seine Industrie 4.0-Konnektivität in höchstem Maße kompatibel mit den Anforderungen zukünftiger Maschinengenerationen – ein „Next Technology Drive“ eben ...

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