Werkzeugmaschinen 08.12.2000, 17:27 Uhr

Werkzeugmaschinen machen dem Rapid Prototyping Konkurrenz

Immer mehr Firmen übergeben die Produktentwicklung komplett einem Dienstleister, wie die Werkzeug- und Formenbaumesse Euromold 2000 in Frankfurt/M. vom 29. November bis zum 2. Dezember zeigte.

Outsourcing wächst in eine neue Dimension: Bei der Entwicklung neuer Modelle behalten die Kfz-Hersteller zunehmend nur bestimmte Kernbereiche im eigenen Hause und vergeben große Teilaufträge nach außen, wobei die Anforderungen sehr hoch sind: „Gefragt ist vor allem interdisziplinäre Kompetenz. Der Kfz-Hersteller kommt nicht mit einem fertigen Produkt, sondern mit einer Idee zu uns. Er erwartet, dass wir ihm Designunterstützung und zum vorgesehenen Stichtag schließlich produktionsfertige Werkzeuge zur Verfügung stellen“, so Dipl.-Ing. Heinrich Wübben von der Leitung Entwicklung und Konstruktion des Engineering-Unternehmens Pgam Advanced Technologies in Georgsmarienhütte. Sowohl vom verwendeten Werkstoff her als auch bezüglich Produktivität und Haltbarkeit der Fertigungswerkzeuge werden dabei Spitzenleistungen an der Grenze des bisher Machbaren verlangt. Dies erfordere die Koordinierung zahlreicher Spezialisten aus allen möglichen Disziplinen wie Design, Prozesssimulation, Prototypen-, Werkzeug- und Lehrenbau bis hin zu den eigentlichen Zulieferern. Die große Zahl beteiligter Partner, welche jeweils nur einen Teilaspekt bearbeiten, führt zu einer enormen Zahl an Schnittstellen mit der Gefahr, dass ein Gesamtprojekt nicht mehr optimal abläuft. Pgam, spezialisiert auf Rohkarosserien, Cockpit, Innenausstattungen und Anbauteile, entwickelte hierfür sein „Integrationspartnerkonzept“, bei dem die Verantwortung für die Entwicklung nicht nur des Produkts, sondern auch der gesamten für die Herstellung erforderlichen Peripherie in der Hand des Integrationspartners liegt.
Bei solchen Aufgaben wird die Durchgängigkeit von Software-Schnittstellen immer wichtiger, denn vom Design über die Erprobung bis zur Fertigung läuft der Austausch zwischen den Partnern kaum noch über Papier, sondern weit überwiegend auf elektronischer Ebene ab. Fernziel ist es, möglichst schon dem Designer beim Modellieren am Bildschirm Rückmeldungen über z.B. das Verhalten des Bauteils im Crashfall oder über mögliche Fertigungsprobleme in der Produktion zu geben. Darüber, wie weit dieser „Digital Mock Up“ schon heute geht, konnten sich Euromold-Besucher bei den Firmen Rücker aus Wiesbaden und Intro aus Ravensburg informieren. Selbst Spritverbrauch und Fahrverhalten in Extremsituationen können bereits aufgrund solcher rein digitalen Modelle beurteilt werden.
Dennoch muss irgendwann der Schritt aus der virtuellen Welt in die fassbare Realität vollzogen werden. Dies ist die Domäne der Rapid-Prototyping-Verfahren, allen voran des Lasersinterns und der Stereolithographie. Am Stand der Firma EOS GmbH aus Planegg bei München stand vor allem eine neue, großformatige Doppellaser-Anlage für das Lasersintern von Kunststoffen im Mittelpunkt. „Mit dieser Anlage konnte einer der ersten Anwender einen Benzintank mit den Abmessungen 607 mm x 330 mm x 491 mm in nur vier Tagen in einem Stück fertigen und ausliefern“ sagt Elke Fritz, Leiterin der Öffentlichkeitsarbeit bei EOS.
Im vielfältigen Rapid-Prototyping-Angebot der Euromold fielen noch zwei weitere Anbieter durch das außergewöhnlich große Format ihrer Produkte auf: Die Firma Generis GmbH aus Augsburg präsentierte eine neuartige Sand-Anlage, mit der kunstharzgebundene Gießereiformen und -kerne mit Abmessungen bis zu 1500 mm x 750 mm x x 750 mm im Inkjet-Verfahren gefertigt werden können. Am Stand des Rapid-Prototyping-Dienstleisters Materialise NV aus Leuven (Belgien) wurde ein komplettes Modell eines Armaturenbretts für den Ford Mondeo ausgestellt, das in einem Stück in einer Stereolithographie-Anlage mit einer Bauraumabmessung von 2000 mm x 640 mm x 480 mm hergestellt wurde.
Neben den aufbauenden Rapid-Prototyping-Verfahren haben große Fortschritte bei den Zerspanungstechnologien dazu geführt, dass viele Prototypen und Kleinserien alternativ auch durch CNC-Bearbeitung erzeugt werden. Einen besonders großformatigen, komplex in drei Dimensionen gefrästen Prototypen stellte die Firma Helmut Brandl GmbH aus Ottobrunn aus. „Diesen Aluminium-Prototypen für ein so genanntes Cubing-Teil – im Prinzip ein vorderer Querträger für Stoßstange, Scheinwerfer, Kühler usw. – eines neuen Pkw-Modells haben wir aus dem Vollen gefräst“, erläutert Anneliese Pesserl, bei Brandl für Marketing zuständig.
„Vor allem bei der Fertigung von Einzelstücken oder Kleinstserien aus harten Werkstoffen bei hohen Ansprüchen an die Oberflächenqualität machen sich die Vorzüge der 5-Achs-Bearbeitung bemerkbar“, weiß Udo Hipp, Leiter Marketing und Werbung der Maschinenfabrik Berthold Hermle AG aus Gosheim. Bei Formen, Gesenken und sonstigen Werkzeugen mit komplexen Freiformflächen hänge die Qualität der Oberfläche von der „richtigen“ Winkelstellung des Bearbeitungswerkzeugs ab. Dies setze eine Bearbeitung in fünf Achsen voraus. Zu den Besonderheiten bei der NC-Programmierung solcher Bearbeitungsaufgaben gehören zahlreiche kleine Einzelflächen mit wechselnden Krümmungsradien sowie die Gefahr von Kollisionen der Spindel mit dem Werkstück oder den Spannmitteln. In Zusammenarbeit mit dem CAD-Softwarehersteller Open Mind aus Unterföhring wurde deshalb eine Lösung für die Simulation und optimierte NC-Programmierung solcher 5-Achs-Simultanbearbeitungen entwickelt, die Bearbeitungszeiten minimieren und Kollisionen verhindern soll.
Besonderer Blickfang unter den ausgestellten Werkzeugmaschinen war das große, futuristisch aussehende 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum Tricept der Firma Neos Robotics AB aus Täby in Schweden. Die Bewegung des Bearbeitungskopfes mit der zweiachsigen Spindel erfolgt nach dem Tripod-Konzept mit Hilfe von drei Linearachsen. Dieses Prinzip ermöglicht eine beachtliche Dynamik der Kopf beschleunigt in der Eilfahrt mit 2 g und erreicht Bahngeschwindigkeiten von 90 m/min. Das System ist modular aufgebaut und kann daher für unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben konfiguriert werden. K. VOLLRATH

Von K. Vollrath
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