Erste Spanntechnik-Trends zur EMO

Vor einem Dilemma stehen viele Produktionsbetriebe: Überleben können sie oft nur noch mit einer Null-Fehler-Produktion, die mit weniger Energie auskommt und kosteneffizienter arbeitet. Verwirklichen lässt sie sich mit intelligenter Spanntechnik, die sich zur Maschine in der Maschine gewandelt hat. Mit Sensoren spürt sie Anomalien und Störungen auf und korrigiert diese. Wegbegleiter auf dem Weg zur Null-Fehler-Produktion ist die EMO Hannover. Aussteller wie Hainbuch GmbH aus Marbach und der H.D. Schunk GmbH aus Mengen zeigen vom 18. bis 23. September 2023 auf der Weltleitmesse für Produktionstechnologie spannende Lösungen, bei  denen die digitale Transformation eine wichtige Rolle spielt.

„Die Zukunft ist cyberphysikalisch“: Mit diesen Worten luden der VDMA Präzisionswerkzeuge und die Maschinenbau-Institut GmbH aus Frankfurt am Main 2020 nach Düsseldorf zu einem Spannmittelforum ein. Auf dem gut besuchten Forum diskutierten Produktionsfachleute aus Industrie und Forschung die Vorteile von Spannmitteln, die sich dank Digitalisierung zu cyberphysikalischen Betriebsmitteln weiterentwickeln.

Doch was wurde aus diesem damaligen Mega-Trend, war er nur ein kurzfristiges Hype-Thema? Als Startschuss in eine neue, digitale Produktionswelt erwies es sich für den Hersteller Schunk, der im März 2020 auf dem Spannmittelforum in Düsseldorf einen feinfühligen Werkzeughalter mit integrierter Sensorik vorstellte, der sich als Retrofit sogar in bestehende Maschinen einsetzen lässt. Für diese Form der digitalen Transformation spricht sehr viel, meint Markus Michelberger, Head of Sales Clamping Technology von Schunk. So lassen sich durch integrierte Sensorik in unterschiedlichen Spannmitteln Prozessparameter permanent überwachen und bei Abweichung korrigieren.

„Die Inline-Überwachung und -anpassung sichert dem Anwender einen zuverlässigen Prozess und eine gleichbleibende Produktqualität“, erklärt Michelberger. „Eine automatisierte Überprüfung der Spannmittel oder Werkzeughalter in Echtzeit während der Fertigung ist die Basis für eine vorausschauende Wartung oder Korrektur. Nicht zuletzt dient sie auch zur Dokumentation von Mess- und Prüfwerten im Fertigungsprozess.“ Gründe genug für Schunk, den einmal eingeschlagenen digitalen Weg fortzusetzen. Besonderen Wert legen die Süddeutschen auf einfache Plug-and-Play-Lösungen, die der Anwender schnell in seine Anlage integrieren kann.

Zu den Highlights auf der EMO Hannover 2023 werden ein neues elektromechanische Spannmodul mit komplett integrierter Sensorik und ein smartes Hydro-Dehnspannfutter zählen, das Echtzeitdaten direkt vom Werkzeug liefert und frühzeitig Verschleiß erkennt. Dieser intelligente Werkzeughalter ermöglicht prozesssichere Bearbeitung, verlängert die Werkzeugstandzeiten und verringert den Ausschuss. „Mit dem intelligenten Werkzeughalter itendo² ist die Digitalisierung in der Werkzeugmaschine angekommen – er bringt die Inline-Kontrolle buchstäblich direkt auf den Punkt“, sagt Michelberger. „Seine Vorteile spielt er in allen Branchen aus, in denen die Qualität der zu bearbeitenden Oberflächen im Vordergrund steht – etwa bei Präzisionsbohrungen und wenn hohe Oberflächengüte gefragt ist.“

Als einzigartig bezeichnet der Verkaufsleiter das über IO-Link angesteuerte elektrische Nullpunktspannmodul, weil es ohne Bauraumvergrößerung identische Kräfte wie vergleichbare pneumatische Spannsysteme erzeugen kann. Außerdem hat Schunk die Sensorik komplett integriert. Es ist kein externer Sensor nötig, sodass keine Störkontur entsteht. Michelberger: „Das Nullpunktspannmodul NSE3-PH 138 bringt bei gleichen Abmessungen identische Einzugskräfte wie das herkömmliche System auf. Diese Technologie ist absolut neu auf dem Markt und darf zu Recht als ‚disruptiv‘ bezeichnet werden.“

Die Null-Fehler-Produktion geht Hainbuch unterschiedlich an. Als Grundvoraussetzung bezeichnet Stefan Nitsche, der Bereichsleiter Hauptprodukte, schmutzunempfindliche und nahezu wartungsarme Spannmittel, die sehr hohe Steifigkeit sowie Haltekräfte, hohe Rundlaufgenauigkeit mit Abweichungen von maximal 5 µm und minimale Fliehkraftverluste auszeichnen.

Zweitens empfiehlt Nitsche Anwendern, immer mit dem für das Werkstück idealen Spannmittel zu arbeiten, auch wenn sich dann der Rüstaufwand erhöhe. So sei die Innenspannung zwar ideal bei der Bearbeitung von fünf Seiten. Wenn das Werkstück jedoch keine dazu nötige Spannbohrung besitzt, sieht der Bereichsleiter die Außenspannung mit Spannkopffutter als ideale Lösung an. Nitsche: „Um den manuellen Rüstaufwand minimal – bei unserem System unterhalb einer Minute statt konventionell oftmals 30 Minuten – und die Wechselwiederholgenauigkeit bei maximal drei Mikrometern zu halten, setzen wir auf unser Centrotex-Schnellwechselsystem und das Docklock-Nullpunktspannsystem.“

Als dritten, seit über 15 Jahren im Einsatz erprobten und bewährten, Baustein in Sachen „Null Fehler“ bezeichnet Hainbuch seine Messintelligenz, die In-Line-Prozesskontrolle ermöglicht. Mit ihrer Hilfe wird der Spanndurchmesser aus der Vorbearbeitung im Mikrometerbereich geprüft und die Werkstückanlage detektiert. „Zudem wird die Ist-Spannkraft kontinuierlich am Werkstück gemessen, was bei zunehmend diffizilen Bauteilen einen wichtigen Faktor bei der Prozessstabilität ausmacht“, erklärt Nitsche. „Alle drei Technologien beziehungsweise Produkte zeigen wir live auf der EMO Hannover. Jeder kann kinderleicht unsere Spannmittel mit Centrotex oder Docklock µm-genau in Sekunden vor Ort wechseln oder mit unseren IQ-Spannmitteln hochgenau spannen und gleichzeitig die verschiedenen Messoperationen durchführen.“

Der VDMA Fachverband Präzisionswerkzeuge ist die Informations- und Netzwerkplattform der Hersteller von Zerspanwerkzeugen und Spanntechnik sowie des Werkzeugbaus. Mit etwa 65.000 Beschäftigten ist die Präzisionswerkzeugindustrie einer der größten Fachzweige des Maschinenbaus. Der VDMA Präzisionswerkzeuge wird als ideeller Träger der EMO Hannover 2023 wieder mit einen Firmengemeinschaftsstand vom 18. bis 23. September 2023 in Hannover präsent sein. Im Technologieforum, das Besucherinnen und Besucher vom 19. bis 21. September in Halle 4, Stand D57, finden, präsentieren Unternehmen wie Hainbuch und Schunk zudem aktuelle Themen aus der Spanntechnik.

Kurz vor dem Abschluss steht die VDW-Studie SensoSpann- Analyse dynamischer Spannzustände beim Drehen ohne Abstützungselemente mittels sensorischer Spannbacken, bei dem das Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (IWP) der TU Chemnitz untersucht, wie die Prozessdynamik die Werkstückspannung beeinflusst. Ziel der Untersuchung –“ ist ein In-Prozess-Messkonzept, das sich in ein Fräs-Dreh-Bearbeitungszentrum integrieren lässt. Sensorische Spannbacken sollen im Zusammenspiel mit Weg- und Kraftmesstechnik Spannkraftverlauf, Werkstückverlagerung und Zerspankräfte im Prozess aufzeichnen, um so statische und dynamische Spannzustände zu vergleichen.

Vom 18. bis 23. September 2023 präsentieren internationale Hersteller von Produktionstechnologie zur EMO Hannover 2023 smarte Technologien für die gesamte Wertschöpfungskette. Unter dem Motto Innovate Manufacturing zeigt die Weltleitmesse der Produktionstechnologie die gesamte Bandbreite moderner Metallbearbeitungstechnik, die das Herz jeder Industrieproduktion ist. Vorgestellt werden neueste Maschinen plus effiziente technische Lösungen, Produkt begleitende Dienstleistungen, Nachhaltigkeit in der Produktion u.v.m. Der Schwerpunkt der EMO Hannover liegt bei spanenden und umformenden Werkzeugmaschinen, Fertigungssystemen, Präzisionswerkzeugen, automatisiertem Materialfluss, Computertechnologie, Industrieelektronik und Zubehör. Die Fachbesucher der EMO kommen aus allen wichtigen Industriebranchen, wie Maschinen- und Anlagenbau, Automobilindustrie und ihren Zulieferern, Luft- und Raumfahrttechnik, Feinmechanik und Optik, Schiffbau, Medizintechnik, Werkzeug- und Formenbau, Stahl- und Leichtbau. Die EMO Hannover ist der wichtigste internationale Treffpunkt für die Industrie weltweit. Zur EMO Hannover 2019 zogen mehr als 2.200 Aussteller aus 47 Ländern fast 120.000 Fachbesucher aus rund 150 Ländern an. EMO ist eine eingetragene Marke des europäischen Werkzeugmaschinenverbands Cecimo. EMO-Veranstalter ist der VDW, Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken. Mehr Infos zur EMO und der Spanntechnik auf den Websiten beim VDMA Präzisionswerkzeuge, bei der Hainbuch GmbH, bei der Schunk GmbH und der TU Chemnitz.