So fertigen maßgeschneiderte BAZ mannlos und µm-genau

Werner Friedlein ist stets auf der Höhe der Zeit. Als der gelernte Werkzeugbauer 1986 aus seiner Festanstellung ausstieg, startete er als Einzelkämpfer mit einer Drahterodiermaschine in die Selbstständigkeit. Dass sein Werkzeugbauunternehmen im fränkischen Helmbrechts auf nun über 50 Mitarbeiter und einen umfassenden Maschinenpark angewachsen ist, hat seine Ursache ganz wesentlich darin, dass Friedlein stets neue Herausforderungen angenommen hat. Das sind seit einigen Jahren vor allem: immer höhere Präzision und immer wirtschaftlichere Fertigung – also Automatisierung.

Entsprechend stechen beim Rundgang durch den Betrieb viele neue Maschinen ins Auge. Als 2016 die Entscheidung anstand, ein rund 15 Jahre altes 3-Achs-Fräszentrum, auf dem Grafitelektroden hergestellt wurden, zu ersetzen, waren für Friedlein, seinen Prokuristen André Siemon und den Abteilungsleiter Elektrodenfräsen Johannes Fischer einige Kernanforderungen nicht verhandelbar: vor allem höhere Präzision, dazu automatisiertes Arbeiten und maximale Flexibilität im Arbeitsraum. Denn Friedlein fertigt eine Vielzahl an Elektroden als Lohnfertiger und bietet weitere Gewerke rund um den Werkzeug- und Formenbau als Dienstleister an. Und um die Kundenanforderungen zu erfüllen, ist Vielseitigkeit Trumpf. In einem ausführlichen Auswahlprozess konnte sich schließlich die Kern Microtechnik GmbH mit einem speziell modifizierten 5-Achs-Fräszentrum vom Typ Kern Pyramid Nano gegen die Wettbewerber durchsetzen.

In der Maschine wurde unter anderem ein um 200 mm abgesenkter Arbeitstisch realisiert, und sie bekam zur Automatisierung einen Werkstückwechsler von Erowa. Ein Gesamtpaket, mit dem sich das Team von Friedlein nach gut einem halben Jahr Arbeit vollauf zufrieden zeigt. „Das Volumen, das wir früher mit zwei Maschinen gefertigt haben, produzieren wir nun allein mit der Kern Pyramid Nano“, berichtet Siemon.

Auch bei der Qualität gab es wie erwartet einen Sprung. Denn „eine Nacharbeit ist nur in wenigen Fällen notwendig“, erläutert der Prokurist, der selbst gelernter Werkzeugbauer ist. Dies gelingt auch problemlos bei Elektroden, die maximale Toleranzen von 5 µm aufweisen dürfen. Anstatt von Hand nachzuarbeiten, hat der Maschinenbediener dank höherer Präzision und dem automatisierten Werkstückwechsel nun mehr Zeit für andere Aufgaben. Wenn Werkstück- und Werkzeugmagazin befüllt und das Bearbeitungsprogramm konfiguriert sind, kann er sich etwa um die Werkzeuge kümmern, die später benötigt werden, oder Werkstückträger mit optischen Codes versehen, anhand derer die Elektroden im Verlauf der Bearbeitung automatisch identifiziert werden. In diesem Workflow arbeitet die Kern Pyramid Nano die meiste Zeit mannlos und erfüllt ohne Mühe die Genauigkeitsanforderungen von Friedlein.

Von Kern Microtechnik speziell für die Ultrapräzisionsfertigung im industriellen Einsatz entwickelt, ermöglicht sie laut Hersteller Bearbeitungsgenauigkeiten von unter 1 µm. Denn ihr Flaggschiff in Sachen Präzision haben die Entwickler des oberbayerischen Werkzeugmaschinenherstellers mit aufwendigen hydrostatischen Führungen und Antrieben ausgestattet, die keinem mechanischen Verschleiß unterliegen. Zudem erlaubt die Hydrostatik hohe Beschleunigungen bei gleichzeitig hervorragender Vibrationsdämpfung sowie eine deutlich schonendere und absolut ruckfreie Bewegung der Werkzeuge, was deren Standzeiten erhöht.

Um die Wiederholgenauigkeit auf die Spitze zu treiben, stattete Kern die Pyramid Nano noch mit einem ausgeklügelten Temperaturmanagement aus, das alle wichtigen Maschinenbereiche auf einer konstanten Temperatur hält – und zwar im Bereich von gerade mal +/- 0,25° C. Erreicht wurde das durch fünf Kühlkreisläufe. Barbara Bergmann, Gebietsverkaufsleiterin bei Kern, erläutert: „Ohne diese Temperierung könnte es durch externe Wärmeeinträge, die bei der Bearbeitung oder durch Schwankungen der Außentemperatur entstehen, zu Ausdehnungen der Werkstücke oder der Maschinenelemente kommen und in der Folge zu Ungenauigkeiten am Werkstück.“ Das schlägt sich auch im Alltag nieder. „Für uns bedeutet das, dass wir in einem Toleranzbereich liegen, der für uns sehr angenehm ist“, sagt Werner Friedlein lächelnd mit fränkischem Understatement. „Wenn wir die Maschine heute kalibrieren und zwei Monate später nachmessen würden, lägen die Abweichungen bei maximal 4 µm. Leicht gemacht wurde Friedlein die Entscheidung für die Kern Pyramid Nano auch durch die gute Zusammenarbeit mit den Konstrukteuren des Maschinenbauers bei der Entwicklung des speziellen Konzepts für diese maßgeschneiderte Anlage. Telefonisch und anhand von Zeichnungen arbeiteten sich der Kern-Maschinenbautechniker Anton Rohrmoser und seine Kollegen zusammen mit Johannes Fischer und seinen Elektrodenfräsprofis von Friedlein Schritt für Schritt an die Wunschlösung heran. So wurde etwa ausgetüftelt, wie man den Laser zum Abtasten der Werkzeuge am besten verschiebt, um den Arbeitsraum zusätzlich zur Absenkung des Tisches weiter vergrößern zu können.

Auch bei der Automatisierung musste eine neue Konstellation realisiert werden, da Friedlein bereits einen Werkstückwechsler von Erowa an weiteren Maschinen im Einsatz hatte. Diesen sollte auch die neue Kern-Anlage bekommen – in Kombination mit der Kern Pyramid Nano ein Novum. Und auch hier war die Platzfrage zu beantworten: Auf welchem Weg muss der Greifarm sich bewegen, um eine möglichst große Elektrode im Arbeitsraum platzieren zu können? „Die Lösung fanden wir bei einem gemeinsamen Termin mit Erowa“, berichtet Anton Rohrmoser und ergänzt: „Die Kollegen von Erowa konnten eine zusätzliche Schwenkung integrieren, sodass wir nur einige Blechteile anpassen mussten.“

Der Kontakt zwischen der Friedlein GmbH & Co. KG und Kern riss auch nicht ab, nachdem die Maschine geliefert und in Betrieb genommen war. „Johannes Fischer und ich tauschen uns ab und zu telefonisch aus. Damit weiß ich immer, ob die Maschine so läuft, wie der Kunde es will und ob ich irgendetwas weiter optimieren kann“, berichtet Anton Rohrmoser. Von Kern fühlt man sich gut betreut, wie Siemon sagt: „Man merkt, dass die Firma Kern nicht die Maschine über den Zaun wirft und dann verschwindet, sondern sich auch weiter darum kümmert und sich dafür interessiert. Das ist für uns ein ganz wichtiger Aspekt.“

Das bestätigt auch Werner Friedlein, wenn er über Barbara Bergmann und Anton Rohrmoser spricht: „Die beiden haben bei uns einen ganz dicken Stein im Brett.“

cd