In der mechanischen Teilebearbeitung – ob beim Fräsen, Drehen, Schleifen, Schneiden oder Lasern – können Arbeitsprozesse durch entsprechende Spannmittel wesentlich beschleunigt und vereinfacht werden. Das betrifft vor allem das Reduzieren von Umspannungen und/oder Befestigungsmitteln am Werkstück. Diese Anforderungen werden durch den Einsatz der Vakuumspanntechnik erfüllt. Diese Spannmethode hat sich in der modernen Fertigungstechnik längst durchgesetzt und ist hier nicht mehr wegzudenken.
Das Bleckeder Unternehmen Witte, seit mehr als 30 Jahren im Bereich der Vakuumspanntechnik tätig, bietet mehrere Vakuumtechniken an, mit denen die unterschiedlichsten Anwendungen durchgeführt werden können. Durch ein umfangreiches Sortiment an Zubehör- und Hilfsmitteln, Vakuumpumpen und -aggregaten werden komplette Vakuum-Spanneinheiten anwendungsbezogen zusammengestellt. Flugzeughersteller in USA und Europa setzen die Spannsysteme ebenso erfolgreich ein wie weltweit tätige Unternehmen der Automobilindustrie, Elektronikbranche und des Maschinenbaus.
Es gibt verschiedene Vakuumspanntechniken. Bei einer dieser Techniken kommen Vac-Mat-Vakuum-Spannplatten zum Einsatz. Diese werden etwa in der Luftfahrt bei der Herstellung von Aluminiumaußenhäuten für Flügel- und Rumpfsegmente eingesetzt. Die Vac-Mats sind besonders vorteilhaft bei der Bearbeitung von dünnen Werkstücken mit Konturen sowie Durchbrüchen wie etwa Bohrungen. Diese Art der Vakuumspannung ist seit den frühen Neunzigern auf dem Markt und ist in vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken. Weiter gibt es Lochraster-Vakuum-Spannplatten, die im optischen Bereich beim Spannen von Druckplatten zu Belichtungszwecken und neuerdings auch bei der hochpräzisen Zerspanung von CFK- Werkstücken eingesetzt werden. Tolereranzen von bis zu 0,01mm sind realisierbar. Zum Bearbeiten von Kohlefaser-Bauteilen mit unregelmäßigen Oberflächenstrukturen oder zum Ausschneiden von Kleinstbauteilen aus dünnen Stahl- sowie Aluminiumblechen kann durch das Vilmill-Vlies ein zusätzlicher Hafteffekt erreicht werden.
Mit verschiedenen Abmessungen werden die Platten in vielen unterschiedlichen Ausführungsvarianten häufig dort eingesetzt, wo die zu spannenden Werkstücke und die Umgebungsbedingungen eine andere Spannmethode von vornherein ausschließen. Auch bei diesem Vakuumsystem können die Einsatzbedingungen sehr vielseitig sein. Bis zu 1,6 x 3,2 m große Druckplatten zu Belichtungszwecken etwa werden auf dieser Vakuumplattenart gespannt. Neueste Entwicklungen ermöglichen sogar das Ausfräsen von „Kleinstwerkstücken“ aus großen Blech- und Kunststoff- Tafeln. Moderne Verbundwerkstoffe (CFK, GFK) können hiermit genauso sicher gespannt werden.
Schlitz-Vakuum-Spannplatten hingegen sind hinsichtlich der Einsatzvielfalt bei unterschiedlichen Fertigungsverfahren die universellsten Vakuumplatten von Witte. Diese Spannplattenart wird in verschiedenen Bereichen für die Werkstückspannung eingesetzt. Dazu zählen Fräsen von Aluminium-Werkstücken, Schleifen von hochpräzisen optischen Gläsern, Gravieren von Tafeln aus unterschiedlichen Werkstoffen und die Herstellung von Frontblenden. Durch den Einsatz von Hilfsmitteln wie Folien, Gummimatten, einem luftdurchlässigen Vlies und spezieller rutschhemmender Gummifolien ergeben sich vielfältige Bearbeitungsmöglichkeiten wie Durchfräsungen, Bohrungen, Planschleifoperationen oder Laserbearbeitungen.
In vielfältigen Ausführungen ist eine andere Spanntechnik mit Raster-Vakuum-Spannplatten erhältlich. Witte bietet diese Platten unter anderem in modularer Bauweise an. Somit hat der Anwender die Möglichkeit mehrere Modulplatten durch Zusammenstecken ähnlich des „Legoprinzips“ zu einer größeren Spannplatte zusammenzufügen. Die Raster-Vakuumplatte bildet außerdem die Basis einiger Starter-Sets und kann nach einer entsprechenden Vorbereitung auch als Grundplatte für Nullpunkt-Spannsysteme eingesetzt werden. Darauf werden dann weitere Adapterplatten in Form von werkstückspezifischen Ausführungen, wie Vac-Mat-Adapter, die Schlitz- Vakuumplattenadapter oder andere, eingesetzt. Die Rasterplatten bieten vielfältige Kombinationsmöglichkeiten.
Im Vergleich dazu wurden Flip- Pod-Vakuumsysteme zum Spannen von großflächigen Werkstücken konzipiert. Holz-, Aluminium- und Kunststoff- Werkstücke ab einem Format von fast 200x300mm können für unterschiedliche Fertigungsverfahren damit gespannt werden. Auch diese Platten sind modular, so dass durch Zusammenfügen eine größere Spannfläche erreicht werden kann. Dieses Vakuum-Spannsystem besteht aus einer Grundplatte mit integrierten Flip-Pods in einem vorher ausgewählten Layout. Nicht aktive Pods lagern innerhalb dieser Grundplatte und werden in Abhängigkeit der Werkstückmaße und -geometrie bei Bedarf einfach umgedreht und somit aktiviert. Spannplattengrößen bis zu einer Größe von 4 x 10 Metern sind keine Seltenheit und haben sich in vielen Bereichen der Zerspanungstechnologie bestens bewährt. Auch hier bestehen zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten mit zusätzlichen Vakuumspann-Komponenten.
Als letzte in der Reihe kommen Vakuum-Spannplatten mit Spannflächen aus mikroporösen Materialien vorzugsweise auf optischen Prüf- und Messmaschinen zum Einsatz. Für Oberflächenmessgeräte werden Vakuumspannplatten in allen Abmessungen gefertigt. Die Auflagefläche besteht etwa aus porösem Aluminium, welches eine sichere Fixierung der Werkstücke gewährleistet. Durch die Porosität werden die zu messenden Bauteile wie Leiterplatinen, Leiterfolien oder Elektronik-Chips ganzflächig und beschädigungsfrei gehalten. Um die geforderte Genauigkeit von 5µ zu erreichen, sind die Oberflächen im Allgemeinen diamantgefräst.
Für Anwendungen, die nicht mit Standardsystemen ausführbar sind, entwickelt Witte anwendungsbezogene Lösungen. Hierbei ist insbesondere das langjährige Know-how des Spanntechnik-Spezialisten von Vorteil. Oft werden in Zusammenarbeit mit dem Anwender individuelle komplexe Sonderanlagen zum Spannen von Werkstücken, auch im 3-D- Bereich, entwickelt und projektiert. Ein Beispiel hier ist unter anderem ein großformatiges, softwaregesteuertes Vakuumspannsystem mit spezieller Andrückvorrichtung. Bei diesen Spannsystemen wirkt eine Andrück-Rolle auf das zu spannende Werkstück ein und drückt es definiert auf die Vakuum-Spannplatte herunter. Dieses System wird eingesetzt, wenn das Ausgangsmaterial erhebliche Unebenheiten aufweist und automatisch nicht gespannt werden kann. Lineareinheiten, Achssteuerungen, Maschinentische, Vakuumplatten mit gesteuerten Spannbereichen und deren Spannüberwachungen wirken als komplexes funktionelles Spannsystem und ermöglichen auf diese Weise ein effizientes Bearbeiten von Bauteilen.
Somit werden sowohl Leistungsfähigkeit als auch Sicherheit beim Spannvorgang gewährleistet.
Bei den Witte-Systemen wird nicht nur der Spannvorgang sondern auch das gesamte System überwacht, so dass eine hohe ‚Vakuumsicherheit‘ gewährleistet wird. Bedenken bezüglich Strom- oder Druckluftausfall können vernachlässigt werden, denn das Werkstück wird auch bei unterbrochener Energiezufuhr vorübergehend sicher gespannt und bleibt auf der Spannplatte sicher fixiert.
Vakuum-Erzeugung
Während der Physiker Otto von Guericke Mitte des 17. Jahrhunderts mittels einer Handpumpe einen kugelförmigen Behälter vom atmosphärischen Luftdruck leergepumpt und diesen dann als „Vakuumvorratsbehälter“ für seine Versuche verwendet hatte, geschieht dies heutzutage am energieeffizientesten mit elektrisch betriebenen Vakuumpumpen. Häufig werden so genannte Venturidüsen, welche nach dem Ejektorprinzip mit Druckluft betrieben werden, eingesetzt. Diese Technik ist weitestgehend ausgereift und die Leistungsfähigkeit der Geräte erlaubt ein sicheres Halten der Werkstücke. Nachteilig bei dieser Technik ist jedoch der hohe Energiebedarf, der zu erheblichen Folgekosten führt.
Witte Bleckede setzt auf elektrisch betriebene Vakuumpumpen, die passend zur jeweiligen Anwendung eingesetzt werden. Diese zeichnen sich durch einen wesentlich geringeren Energieverbrauch im Vergleich zu Venturidüsen aus. Gut vierzig unterschiedliche Vakuumpumpen- und Aggregate in diversen Ausbaustufen und Ausführungen sind in mehreren Leistungsgrößen erhältlich.
Die Bandbreite der verfügbaren Ausbaustufen beginnt bei einer trockenlaufenden Rotorschieber- Vakuumpumpe mit einer Saugleistung von 5m3/h und geht über das fahrbare und modular aufgebaute Vakuumaggregat mit einem integriertem Flüssigkeitsabscheider und endet etwa bei einer komplexen Vakuumzentralanlage mit 1000m3/h Saugleistung.
