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maschine+werkzeug 10/2019

Automatisierter  Werkzeugbau

Fräsen

Obwohl komplexe Spritzgusswerkzeuge oft Einzelstücke sind, hat das Hella Werkzeug Technologiezentrum durch Standardisierung der Abläufe und mit Hilfe von Röders durch Automatisierung der Bearbeitungsprozesse im Zusammenspiel mit dem Einsatz passender Maschinen Qualitäts- und Kostenvorteile erzielt.

Aktueller Stand der vollautomatisierten Fertigungszelle mit zwei Fräsbearbeitungszentren RXU 1200 DSH, einer Anlage RXP 950 DSH sowie einem Roboter mit einem Brutto-Tragvermögen von 790 Kilogramm und einem großen Speicher für Fräswerkzeuge und Paletten. Bild: Klaus Vollrath

Aktueller Stand der vollautomatisierten Fertigungszelle mit zwei Fräsbearbeitungszentren RXU 1200 DSH, einer Anlage RXP 950 DSH sowie einem Roboter mit einem Brutto-Tragvermögen von 790 Kilogramm und einem großen Speicher für Fräswerkzeuge und Paletten. Bild: Klaus Vollrath

Karl-Heinz Uhle, Leiter Produktion der Hella Werkzeug Technologiezentrum GmbH in Lippstadt, hebt hervor: »Hella ist ein weltweit führender Zulieferer für automobile Lichttechnik, aber auch für Kfz-Elektronik.« Solche Lichtsysteme für die Automobilindustrie werden heute aus Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt, wofür zahlreiche teils sehr großformatige Werkzeuge benötigt werden. Heutige LED-Lichtsysteme benötigen Kunststoffbauteile mit höchster Präzision, damit das erzeugte Licht den Anforderungen der Kunden und des Gesetzgebers entspricht. Qualitätskriterien sind zum Beispiel eine homogene Lichtverteilung und definierte Grenzen zwischen Hell und Dunkel selbst bei Entfernungen von über 100 Metern.

Beim Blick in den Arbeitsraum fallen die robuste, durch Führungen an allen vier Ecken besonders steife Z-Achse sowie der stabile, zweiseitig gelagerte Dreh-Schwenktisch ins Auge. Bild: Klaus Vollrath

Beim Blick in den Arbeitsraum fallen die robuste, durch Führungen an allen vier Ecken besonders steife Z-Achse sowie der stabile, zweiseitig gelagerte Dreh-Schwenktisch ins Auge. Bild: Klaus Vollrath

Daher müssen die entsprechenden Spritzgießwerkzeuge höchste Anforderungen bezüglich Genauigkeit und Oberflächengüte, insbesondere im Bereich der lichtführenden Elemente, erfüllen. Mit rund 200 Mitarbeitern verantwortet das Hella Werkzeug Technologiezentrum die Versorgung der weltweiten Produktionswerke des international agierenden Automobilzulieferers mit den entsprechenden Werkzeugen, die bis zu 36 Tonnen wiegen.

Einen Schwerpunkt der Aktivitäten bildet neben der Fertigung von Neuwerkzeugen auch die Wartung der Werkzeuge im Konzern, was häufig auch die Neuanfertigung verschlissener Komponenten erfordert. Die Werkzeuge weisen einen hohen Komplexitätsgrad wie Mehrtaktigkeit und zahlreiche Schieber auf und erfordern bis zu 7.000 Fertigungsstunden.

Obwohl der Werkzeugbauer ein Tochterunternehmen von Hella ist, muss man sich Auftrag für Auftrag gegen Angebote vom freien Markt durchsetzen: Grundsätzlich wird ein Teil des Bedarfs auch extern bezogen. Neben Qualität und Terminen stehen daher für das Hella Werkzeug Technologiezentrum stets auch Kosten im Vordergrund. Schon im Jahre 2009 begannen daher Überlegungen, wie man die Vorteile einer Automatisierung der Abläufe nutzen könnte. Bereits 2011 wurde eine erste kleine Zelle für eine automatisierte, mannlose Fertigung in Betrieb genommen.

Ungeachtet ihrer Robustheit sind die Anlagen präzise genug, um selbst sehr feine Details mit Fräsern bis herab zu 0,4 Millimetern Durchmesser bearbeiten zu können. Bild: Klaus Vollrath

Ungeachtet ihrer Robustheit sind die Anlagen präzise genug, um selbst sehr feine Details mit Fräsern bis herab zu 0,4 Millimetern Durchmesser bearbeiten zu können. Bild: Klaus Vollrath

»Um die Vorteile eines solchen Konzepts bestmöglich nutzen zu können, brauchten wir eine Lösung, die sich über die gesamte geplante Einsatzdauer hinweg möglichst flexibel an unsere speziellen Bedürfnisse anpassen lässt«, erläutert Carsten Berhorst, Projektleiter für die Einführung der Röders-Automation beim Hella Werkzeug Technologiezentrum. Die entsprechenden Planungen begannen bereits 2009 und waren sogar Thema diverser akademischer Abschlussarbeiten.

Softwarestandards

Zu den Voraussetzungen für das Projekt gehört neben der Leistungsfähigkeit der Fräsmaschine bezüglich Dynamik und Genauigkeit die Verwendung einheitlicher Softwarestandards für alle Abläufe. Beim Hella Werkzeug Technologiezentrum sind dies Catia von Dassault Systèmes für die CAD-Konstruktion sowie Tebis für die CAM-Programmierung. Weitere Voraussetzung ist ein modular skalierbares Nullpunktspannsystem, mit dessen Hilfe unterschiedlichste Werkstücke vom Kleinteil bis zur halbtonnenschweren Formplatte nach gleichem Schema mit standardisierten Hilfsmitteln aufgespannt werden können.

Die Spindeln bearbeiten das auf 50XHRC gehärtete Material mit Messerköpfen bis zu 35 Millimeter Durchmesser. Bild: Klaus Vollrath

Die Spindeln bearbeiten das auf 50XHRC gehärtete Material mit Messerköpfen bis zu 35 Millimeter Durchmesser. Bild: Klaus Vollrath

Ursprünglich war daran gedacht worden, zwei Fräsbearbeitungszentren verschiedener Hersteller sowie – für die Versorgung der Zelle mit Werkstücken und Werkzeugen – einen Roboter eines dritten Herstellers zu kombinieren. Nach reiflicher Überlegung wurde dann jedoch entschieden, sich stattdessen einen einzigen Partner als Generalunternehmer zu suchen. Dieser hat daher die Gesamtbetreuung aller Anlagenbestandteile – sowohl Hardware als auch Software – sicherzustellen. Die Zelle sollte schwerpunktmäßig vor allem die Finishbearbeitung von Formbestandteilen im gehärteten Zustand übernehmen, fallweise aber auch für die Schruppbearbeitung im »weichen« Zustand vor dem Härten bereitstehen. Übliche Werkstoffe sind Warmarbeitsstähle wie 1.2343 die Härten bis zu rund 50 HRC aufweisen oder vorvergütete Stähle wie 1.2738.


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Unternehmensinformation

RÖDERS GmbH

Scheibenstraße 6
DE 29614 Soltau
Tel.: 05191-603-0
Fax: -38

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