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Foto: Igus
Die Energie- und Medienversorgung des Bearbeitungsportals (mit Fräsern, Bohrern, Säge und Werkzeugmagazin) samt Servoachsen erfolgt über eine Energiekette aus dem E4-Programm.

Komponenten

Energieketten für 24 Servoachsen

Bis 18 m lange Aluminiumprofile bearbeitet das neue Bearbeitungszentrum. Auratronic hat dafür 24 Servoachsen und hochdynamische Energieketten verbaut.

Zum Einsatz kommt das Bearbeitungszentrum samt Energieketten und 24 Servoachsen beim führenden Hersteller von Aluminiumbalkonen, der damit bis zu 18 m lange Aluprofile in Losgröße 1 und dennoch hoch automatisiert bearbeitet. Die Anlage wurde vom CNC-Spezialisten Auratronic aus Hameln entwickelt und gebaut.

René Westphal, Gründer und Inhaber von Auratronic (Mitte), mit Angelina Westphal, technische Produktdesignerin im Unternehmen, und Igus-Verkaufsberater Maik Lipsmeier vor der Anlage.
Die neue CNC-Bearbeitungsanlage für bis zu 18 m lange Aluminiumprofile ist hoch automatisiert, zugleich extrem flexibel, mit 24 Servoachsen und Energieführungsketten von Igus bestückt.
Die 16 Spannbalken werden jeweils über eine Igus-Energiekette mit einem Verfahrweg von 12,5 m mit Energie und Signalen versorgt.

Insgesamt 24 Servoachsen und Energieketten von Igus

In Summe dreht es sich um flexible, hoch automatisierte Metallbearbeitung in Losgröße 1. Um dieses Kernziel der Industrie-4.0-Strategie zu erreichen, entwickelt Auratronic entsprechende Lösungen für seine Kunden. Das Unternehmen gilt als Spezialist für anspruchsvolle CNC-Bearbeitungsanlagen und konzentriert sich dabei nicht nur auf einen Werkstoff, sondern entwickelt und fertigt Anlagen für die präzise Bearbeitung von Kunststoff, Holz und Aluminium. Diese Anlagen werden individuell für jeden Kunden und jede Aufgabe projektiert, so auch bei dem Bau eines CNC-Mechanismus für einen Hersteller von Aluminiumbalkonen.

Aufgabe: 16 Profile gleichzeitig spannen und steuern

Die Grundaufgabe bei diesem Projekt war klar umrissen: Dickwandige Aluminiumprofile mit einer Länge von bis zu 18 m sollen eingespannt und von einem Portal flexibel bearbeitet werden. Um die Rüstvorgänge zu minimieren, lassen sich 16 Profile gleichzeitig einspannen und in einer Aufspannung steuern. Zu den Herausforderungen der Konstruktion gehörte es somit, sowohl das Portal als auch die 16 CNC-gesteuerten Spannbalken mit einer beweglichen Energiezuführung auszustatten.

Flexible Energie- und Medienzuführung über 18 m

Bei solchen Aufgabenstellungen arbeitet Auratronic regelmäßig mit Igus zusammen – wobei die Kooperation in diesem Fall etwas umfangreicher war, da es um insgesamt 24 Energiezuführungen ging. René Westphal, Inhaber von Auratronic: „Zunächst müssen die 16 Spannbalken über eine Länge von 12.500 Millimetern mit Energie und Signalen versorgt werden. Dann benötigt das Portal, das die Bearbeitungsprozesse wie Sägen, Bohren und Fräsen übernimmt, eine flexible Energie- und Medienzuführung mit einem Verfahrweg von 18 Metern. Außerdem braucht der dreidimensional bewegliche Fräskopf im Portal eine Energiezuführung.“

Energieketten mit langen Verfahrwegen und kurze 3D-Energierohre

Besondere Aufmerksamkeit galt dabei der größten Energiekette, die das komplette Portal versorgt. Hier empfahl Igus-Verkaufsberater Maik Lipsmeier eine Kette aus dem E4-Programm und berechnete die Zugkräfte im Verlauf der Projektarbeit. Westphal: „Das war uns wichtig. Die 18 Meter lange Kette, in der auch Hydraulik- und Pneumatikleitungen untergebracht sind, ist offen und muss absolut zuverlässig verfahren.“ Sie ist gut gefüllt, denn im Portal sind neben den Fräs-, Säge- und Bohreinheiten u. a. ein 16-fach-Tellerwechsler und ein Aggregat für die Unterflurbearbeitung integriert. Gesteuert werden die Bearbeitungsfunktionen über eine Siemens 804-DSL-Steuerung mit Profinet-System.

E2-Programm für äußert kompakte Bauweise

Auch bei den 16 Energieketten für die Spannbalken war Detailarbeit gefragt. Sie stammen aus dem bewährten E2-Programm von Igus. Eine äußerst kompakte Bauweise war erwünscht, weil die gesamte Anlage und auch das Portal so schmal wie möglich sein sollten. Deshalb entschied sich Auratronic, in Abstimmung mit Igus, für den Einsatz einer selbst konstruierten Rinne für die Energiekette, die jeweils zwei Ketten mit Abstand aufnimmt. Im Portal geht es ebenfalls um kompakte Konstruktionen. Maik Lipsmeier: „Die x- und y-Achsen sind hier sehr kurz und die Biegeradien eng. Mit dem geschlossenen e-Rohr können wir aber alle Anforderungen erfüllen.“

Pilotprojekt für theoretische Werkstücklängen von 99 m

Direkt auf die Inbetriebnahme der Anlage mit der Bezeichnung AT 520 SBZ folgte der Probebetrieb. Dann wurde die Maschine – die aufgrund der hohen Anforderungen an die Präzision der Bearbeitung ein stattliches Gewicht von 29 t aufweist – demontiert und beim Kunden wiederaufgebaut. Bei Auratronic gilt diese Anlage als Pilotprojekt. René Westphal: „Bisher konnten unsere Anlagen Profile mit bis zu 11 Metern Länge präzise und vielseitig bearbeiten, jetzt sind es 18 Meter. Und mit diesem Konzept können wir theoretisch Werkstücklängen bis zu 99 Meter handhaben.“

Integration in CAD/CAM-System

Zu den Besonderheiten der Maschine gehören hohe Verfahrgeschwindigkeiten (bis 60 und 24 m/min für die Spannbalken im Vorschub), leistungsfähige Servoachsen und sicheres Arbeiten ohne Umzäunung: Sicherheits-Laserscanner überwachen die Umgebung der CNC-Anlage. Um optimale Bearbeitungsprozesse zu gewährleisten, wird die Anlage in das CAD/CAM-System des Endkunden integriert. Mit dem entsprechenden Softwarepaket können die Konstrukteure die jeweiligen Vorgänge schon im Vorfeld simulieren. Die Software legt dabei auch die Position der Spannbalken fest und veranlasst unter Umständen ein „Umgreifen“ des Balkens im Prozess: Schließlich muss das Profil an allen Stellen bearbeitet werden können.

Fazit: beispielhafte Industrie-4.0-Anwendung

Auch bei den igus Komponenten in der AT 520 SBZ wurde eine Sonderlösung realisiert. Der Auratronic-Inhaber dazu: „Die E2-Ketten für die Spannbalken sind mit M5-Gewindehülsen statt mit Schrauben ausgestattet. Das steht so nicht im Katalog, aber Herr Lipsmeier hat uns darauf hingewiesen, dass diese Option möglich ist.“ Mit den 24 Servoachsen und den beweglichen Energiezuführungen hat Auratronic Neuland bei der Flexibilität und auch der Länge der zu bearbeitenden Bauteile beschritten. Aus Sicht des Anwenders ist die CNC-Bearbeitungsanlage ein echter Meilenstein und zugleich ein gutes Beispiel für die Realisierung von Industrie 4.0 in einem mittelständischen Metallbearbeitungsunternehmen: Die Anlage bearbeitet Aluminiumbalkon-Profile in Losgröße 1 hoch automatisiert und sehr flexibel mit mehreren Verfahren. Ein „digitaler Zwilling“ in Form von CAD/CAM-Daten begleitet und steuert den gesamten Prozess.