Praxisbeispiel go-innovativ 18 - Effizienter Werkzeugbau
Entwicklung einer Fräs-/Tieflochbohrmaschine
Das Praxisbeispiel in Kurzform Förderprogramm: go-Inno Unternehmen: Pechtl CNC-Frästechnik GmbH Beratungsunternehmen: ATeNe GmbH Stand: Januar 2017 |
Die Projektidee
Form-Werkzeuge mit optimierten Kühlkreisläufen werden heute deutlich detaillierter und vor allem komplexer ausgeführt. Exakt positionierte Kühlbohrungen ermöglichen bessere Kühlergebnisse bis dicht unter die Formkontur. Der Werkzeugbauer muss dafür im 45° Winkel fertigen und zunehmende Kanaltiefen umsetzen. Es werden Werkzeuge benötigt, die die unterschiedlichen Winkel und Tiefen von Zu- und Abläufen darstellen können.
Zur Herstellung dieser Werkzeuge werden Fräs- und Tieflochbohrmaschinen eingesetzt, die aus Sicht des Werkzeugbauers für diese wachsenden Anforderungen nur eingeschränkt geeignet und uneffektiv sind. Das Werkstück muss mehrfach auf der Fräsmaschine oder auf der Tieflochbohrmaschine zur Erzeugung der gewünschten Teilespezifikation umgespannt werden.
Auch zunehmend verfügbare, hybride Technologien, die Fräsen und Tieflochbohren kombinieren, entsprechen nur ungenügend den Anforderungen des Werkzeugbauers. Das Umspannen zwischen den Maschinen entfällt zwar, jedoch können diese Anlagen nur im 30° Winkel fertigen. Zudem ist die Dynamik des Fräsens unzureichend, die Bearbeitung dauert bis zu 20mal länger. Bei einem Anteil von 80% Fräsen im Werkzeugbau lassen sich diese Fräs-/Tieflochbohrmaschinen nicht effektiv einsetzen.
Die Idee ist, eine Fräs-/Tieflochbohrmaschine aus der Sicht des effizienten Werkzeug-baus zu entwickeln. Diese Fräs-Tieflochbohrmaschine ermöglicht es, Werkzeuge in einer Aufspannung mit Bohrlochtiefen bis 1400mm und Winkeln bis 45°+2° final zu fertigen. Voraussetzung einer effektiven Fertigung ist, dass für das Fräsen die Dynamik einer 5-achs-Fräsmaschine mit dem Spanvolumen von 500 cm3/min erreicht wird. Der Anteil des Fräsens soll dadurch von derzeit üblicherweise 20% auf 70-80% steigen.
Die Herangehensweise
PECHTL CNC Frästechnik ist ein erfahrener Werkzeugbauer mit Kernkompetenzen beim Werkzeug- und Formenbau. Das Unternehmen arbeitet im Zulieferbereich für die Automobilindustrie eng mit anderen Zulieferern zusammen. Die Fertigung wird wesentlich geprägt durch die Anforderungen der Automobilbranche. Der Werkzeugbau steht vor der Herausforderung, bei hohen Qualitäten und geringen Toleranzen eine effektive Fertigung mit kalkulierbaren Kosten zu gewährleisten.
Zur Vorbereitung des Projekts wandte sich das Unternehmen an das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) autorisierte Beratungsunternehmen ATeNe GmbH und konnte damit von dem Förderprogramm BMWi-Innovationsgutscheine (go-Inno) profitieren.
Diese Gutscheine decken 50 Prozent der Ausgaben für externe Beratungsleistungen ab. Im Rahmen der geförderten Beratung wurden die geplante Technologie im Vergleich zu international existierenden Prinzipien und Patenten bewertet, eine Risikoanalyse unter Beachtung der anlagentechnischen Voraussetzungen im Unternehmen durchgeführt und ein detailliertes Realisierungskonzept inkl. der Suche und Vermittlung von technologischen Kooperationspartnern erarbeitet.
Der Lösungsansatz
Die Herausforderungen, die durch diese Beratung detailliert benannt worden sind, müssen in der nun folgenden Entwicklung technologisch bewältigt werden. Alternative Konzepte der Spindellagerung, Werkzeugkopplung und Kühlung müssen entwickelt und umgesetzt werden, um die für die höhere Dynamik notwendige Steifigkeit und Stabilität der Anlage zu erreichen. Trotz der verschiedenen Charakteristik
beider Verfahren müssen die im Werkzeugbau erforderlichen Rundlaufgenauigkeiten in engen Toleranzen erreichbar sein.
Bei der angestrebten hohen Dynamik für das Fräsen darf die notwendige Genauigkeit und Tiefe der Bohrung sowie die Maßhaltigkeit nicht außer Acht gelassen werden. In der Kombination dieser technischen Parameter der Fräs-/Tieflochbohrmaschine ergibt sich die Alleinstellung der PECHTL CNC GmbH im Bereich des Werkzeugmaschinenbaus.
Das mit den herkömmlichen Maschinen bisher nicht mögliche räumliche 45° Schwenken ermöglicht dem Werkzeugbauer ein völlig neues Bearbeiten im 45° Winkel bei Bohrtiefen bis 1400 mm. Der Werkzeugbau wird deutlich flexibler und kostengünstiger, da der Anteil des Fräsens auf der Maschine von 20% auf bis zu 70% steigt und die Umrüstzeiten wegfallen.
Der Gutscheinvorteil
Der genutzte Innovationsgutschein hat dem Unternehmen durch den geförderten Einsatz des erfahrenen Beratungsunternehmens ATeNe GmbH ermöglicht, seine Entscheidung für die Entwicklung der Innovation auf einer fundierten Grundlage zu treffen. Die Realisierungschancen wurden so erhöht – das Realisierungsrisiko vermindert.
Kontakt
Ansprechpartner im Unternehmen
Markus Pechtl
Pechtl CNC-Frästechnik GmbH
Maybachstraße 4
73560 Böbingen-Rems
Ansprechpartnerin ATeNe
Andrea Meister
ATeNe GmbH
Ulanenweg 11
14469 Potsdam
a.meister@atene-gmbh.de
Autorin
Diana Völker
ATeNe GmbH
Ulanenweg 11
14469 Potsdam
Tel: +49 331 704447-26
voelker@atene-gmbh.de
Informationen und Beratung zu go-innovativ
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
Heinrich-Konen-Straße 1
53227 Bonn
Tel: +49 228 3821-1267
www.bmwi-innovationsgutscheine.de
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