Werkzeugmaschine passt sich an wie ein Chamäleon
Einige der Aussteller können über ihre Erfahrungen in Forschungsprojekten berichten.
Heute am Markt verfügbare Werkzeugmaschinen sind meist hoch spezialisiert auf einzelne Fertigungsverfahren. „Künftig werden immer komplexere Bauteile in einer hohen Variantenvielfalt bei sinkenden Losgrößen gefordert“, weiß Dominic Deutges, Konstruktionsleiter beim Maschinenbauer und Metav-Aussteller Monforts in Mönchengladbach.
Um auf diesen Trend zu reagieren, müssen produzierende Unternehmen heute eine Vielzahl verschiedener Werkzeugmaschinen gleichzeitig vorhalten. Mehrfache Rüstarbeiten sind die Folge, oder Bauteile werden von einer Bearbeitungsstation zur anderen geschickt und Spezialbehandlungen wie Härten sogar extern vergeben. Dazu kommen sinkende Losgrößen. Die Folge: hohe Investitions- und Unterhaltskosten bei geringer Auslastung.
Die Reduzierung dieser Lebenszykluskosten steht im Mittelpunkt mehrerer BMBF-geförderter Projekte „Neue Werkzeugmaschinen für die Produktion von morgen“. Ziel ist, eine einfache und schnelle Anpassung der Maschinen an geänderte Fertigungsaufgaben durch Modulbauweise zu erreichen. Es sollen Maschinen entstehen, welche z. B. die Fertigbearbeitung von Spritzgussformen auf einer Fräsmaschine ohne nachfolgendes Polieren ermöglichen, verbunden mit einer deutlichen Verringerung der Lebenszykluskosten. Ziel ist eine Reduzierung um bis zu 30 % und eine Verkürzung der Fertigungs-Durchlaufzeit von durchschnittlich zehn auf zwei Tage.
Das Verbundprojekt KombiMasch befasst sich mit einer künftigen Kombi-Werkzeugmaschine für rotationssymmetrische Bauteile, die sich aus einem Baukasten mit standardisierten Modulen individuell aufbauen lässt und so mehrere Bearbeitungsverfahren ermöglicht. Deutges äußert sich zur praktischen Umsetzung: „Am Ende unseres KombiMasch-Projektes wird ein Bearbeitungszentrum stehen, das auf Basis einer Drehmaschine auch Bohren und Fräsen kann, sowie für stark beanspruchte Wellenbereiche wie Lagersitze, Passfedernuten, Laserhärten und Laserbeschichten zulässt.“ Auf ihr sollen später einmal Technologiebausteine fürs Drehen, Hartdrehen, Schleifen, Laserhärten, Schweißen, Honen, Entgraten, Reinigen, Trockenen sowie zur Qualitätssicherung integriert sein.
Deutges bringt die Vorteile einer solchen Maschine auf den Punkt: „Wir wollen die Komplettbearbeitung von rotationssymmetrischen Teilen ermöglichen. Das verkürzt die Prozesskette, spart Rüstzeiten und erhöht die Genauigkeit der gefertigten Bauteile.“ Bis Ende dieses Jahres soll mit der Monforts UniCen 300 ein erster Prototyp einer 5-achsigen Kombimaschine für die Dreh- und Fräsbearbeitung mit Weichfräsen, Bohren, Beschichtung, Härten und Hartbearbeitung entstehen.
Das Forschungsprojekt LoeWe (lebenszyklusorientierte Werkzeugmaschine) soll künftig mehr Transparenz bezüglich der Lebenszykluskosten bringen. „Bei uns und unseren Kunden wächst die Erkenntnis, dass eine Werkzeugmaschine in ihrem gesamten Lebenszyklus beurteilt werden muss“, erklärt Michael Kirchhoff, Entwicklungsleiter des Metav-Teilnehmers Gildemeister, der LoeWe koordiniert.
„Ihre Komponenten sind nicht unendlich haltbar, dazu kommen Wartungsmaßnahmen, so dass sich die Frage stellt, was eine Werkzeugmaschine über den Zeitraum von fünf oder zehn Jahren tatsächlich kostet.“ Als Ergebnis des LoeWe-Projektes wird derzeit ein Demonstrator dieser anpassungsfähigen Werkzeugmaschine gebaut. Kirchhoff schränkt jedoch ein: „Noch befinden wir uns in einem relativ frühen Stadium, so dass wir derzeit nur eine Simulation und noch nichts in Stahl und Eisen zeigen können.“ Der Ingenieur geht davon aus, dass sich lebenszyklusorientierte Maschinen innerhalb der nächsten fünf Jahre umsetzen lassen.
Auch im Projekt Meteor (Mehrtechnologieorientierte rekonfigurierbare Werkzeugmaschinen) gibt es Lösungsansätze zur flexibleren Gestaltung von Werkzeugmaschinen, wie Dr. Markus Stanik, Projektkoordinator und Konstruktionsleiter Spezialmaschinen bei Ex-Cell-O in Eislingen, erklärt: „Diese beziehen sich bisher auf Teilaspekte wie z. B. auf flexible Spannvorrichtungen, schnell umrüstbare Werkzeuge oder rasche Anpassung von NC-Programmen. Wir wollen bei Meteor aber alle Aspekte der Rekonfigurierbarkeit berücksichtigen.“ Auch Änderungen in der Technologie sollen einmal möglich sein – wie die Substitution eines Herstellverfahrens durch ein anderes.
Verfügbar sind derzeit Universalmaschinen oder Serienmaschinen. Die rekonfigurierbare Werkzeugmaschine werde deutlich preisgünstiger als die Universalmaschine sein, da benötigte Technologien und Bearbeitungsoptioen im Bedarfsfall zugekauft und eingewechselt werden anstatt von vornherein in der Maschine eingebaut zu sein, erläutert Stanik. Dies geschehe in kürzester Zeit direkt vor Ort und nicht durch einen aufwändigen Umbau, bei dem die Maschine heute eventuell noch an den Hersteller zurückgeschickt werden müsse. E. LANGE
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