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maschine+werkzeug 01/2015

Technologie für neue Motoren

Technik - Maschinen

Automotive - Werkzeugmaschinenhersteller MAG hat sich mit dem Anlagenbauer Sturm zusammengetan, um eine Turn-Key-Anlage zur Serienfertigung von Zylinder-Kurbelgehäusen mit thermischer Laufbahnbeschichtung anzubieten.

Prozess aus einer Hand

Die beiden kooperierenden Unternehmen haben ihr langjähriges Prozess-Know-how gebündelt, um eine optimale Fertigungslösung darstellen zu können. Für den Endanwender kommt die gesamte Prozesstechnologie aus einer Hand. Die enge Kooperation zwischen den beiden Firmen soll den Kunden einen Mehrwert bieten, so ein Statement der Unternehmen. Bei Turn-Key-Lösungen wird voraussichtlich MAG als Generalunternehmer auftreten.

Die beiden Herzstücke der nun vorgestellten Anlage sind das Sturm-Beschichtungszentrum ACCS-TWS und das Hon- und Bearbeitungszentrum Specht 500 Duo von MAG. Am Beginn der Bearbeitung steht mit dem Prozessschritt ›Aktivieren‹ allerdings eine Station, in der die beiden Unternehmen mit verschiedenen Technologien konkurrieren. Vor der Beschichtung kann eine raue Oberfläche entweder durch ein Hochdruckwasserstrahlverfahren von Sturm erzeugt werden oder durch ein von MAG zusammen mit verschiedenen Werkzeugherstellern entwickeltes Aufrauverfahren mittels Zerspanung.

Die sehr kompakte Beschichtungsanlage braucht kaum mehr Produktionsfläche als ein BAZ und zeichnet sich durch hohe Flexibilität aus. Der ACCS-TWS (Thermal Wire Sprayer) ermöglicht durch seine Dreikammer-Konstruktion hauptzeitparalleles Be- und Entladen. Die hierdurch resultierenden geringen Nebenzeiten machen ein Abschalten des Brenners zwischen den Werkstu¨ckwechseln überflüssig. Darüber hinaus ist es möglich, den Be- und Entladebereich mit dem ACCS-CI auszustatten, wodurch sich weitere Vorteile, wie direkte Qualitätskontrolle vor und nach dem Beschichten, automatische Schichtdickenanpassungen an die Aufrauhung und adaptive Schichtdickenregelung ergeben.

Die zentrale Funktionseinheit der Beschichtungsmaschine, der Brenner, wird mit Portalachsen im Arbeitsraum bewegt. Die Rotationseinheit ist an einer Lineareinheit befestigt, welche die Vorschubbewegung entlang der Zylinderbohrungsachse ausführt. Der thermische Spritzprozess RSW (Rotating Single Wire) in dem ACCS-TWS verwendet einen einzelnen Draht als Ausgangsmaterial. Fast alle leitenden Drähte mit einem Durchmesser von 1,6 mm, einschließlich Fu¨lldrähten, können verwendet werden. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Beschichtungseigenschaften.

In die Maschine hat Sturm einen CylinderInspector (CI) integriert, der hauptzeitparallel die Oberfläche vor und nach dem Beschichten sowie nach dem Honen scannt. Damit wird der Prozess geregelt bzw. werden n.i.O-Teile automatisch ausgeschleust. Kernkomponente des ACCS-CI ist ein Bildverarbeitungssystem, das basierend auf unterschiedlichen Beleuchtungstechniken die Zylinderinnenwände mit einer Auflösung von circa 90µ scannt, die Oberfläche analysiert und schritthaltend auswertet. Das System erkennt damit sowohl zweidimensional ausgeprägte Fehler, als auch topografische Fehler.

Eine Option ist die zusätzliche Analyse des Höhenprofils der Zylinderinnenwände durch drei parallel verlaufende Messlinien über die Zylinderhöhe. Die Messfleckgröße beträgt 15µm. Die optische Tiefenauflösung etwa 60nm. Aus dem Höhenprofil werden Rauheitskennwerte der Oberfläche sowie der Durchmesserverlauf über die Zylinderhöhe berechnet, ausgewertet und dargestellt. Das System ist selbstkalibrierend. Durch den Einsatz vor und nach der Zylinderbeschichtung kann aus der Durchmesserdifferenz die aufgebrachte Schichtdicke ermittelt werden.

Nach der Beschichtung ist in der Anlage eine Kühlstrecke zwischengeschaltet. Hier nimmt das Zylinder-Kurbelgehäuse, welches beim Beschichtungsprozess auf circa 80 bis 1000 Grad erwärmt wird, wieder die Umgebungstemperatur an und vereinfacht die Maßeinhaltung in der folgenden Präzisionsbearbeitung.

  • Das Turn-Key-Fertigungssystem von MAG und Sturm mit seinen verschiedenen Bearbeitungsstationen.

    Das Turn-Key-Fertigungssystem von MAG und Sturm mit seinen verschiedenen Bearbeitungsstationen.

  • Zylinder gehont (vorher - nachher).

    Zylinder gehont (vorher - nachher).

  • Die neue Motorentechnologie verlangt auch nach neuen Lösungen in der Serienfertigung.

    Die neue Motorentechnologie verlangt auch nach neuen Lösungen in der Serienfertigung.

  • Die Beschichtungskabine der ACCS-TWS-Anlage (Thermal Wire Sprayer) von Sturm.

    Die Beschichtungskabine der ACCS-TWS-Anlage (Thermal Wire Sprayer) von Sturm.

  • Der Plasmastrahl bringt das Beschichtungsmaterial durch Rotation und Längsbewegungen auf die Zylinderwand auf.

    Der Plasmastrahl bringt das Beschichtungsmaterial durch Rotation und Längsbewegungen auf die Zylinderwand auf.

  • Das Honen auf der Specht 600 Duo von MAG spielt nach der Beschichtung die entscheidende Rolle.

    Das Honen auf der Specht 600 Duo von MAG spielt nach der Beschichtung die entscheidende Rolle.

  • Mit Integration der Hontechnologie auf der Specht-Maschine kommt eine Motorspindel mit Zugstangenantrieb zum Einsatz.

    Mit Integration der Hontechnologie auf der Specht-Maschine kommt eine Motorspindel mit Zugstangenantrieb zum Einsatz.

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MAG IAS GmbH Standort Göppingen

Stuttgarter Straße 50
DE 73033 Göppingen
Tel.: 07161-201-00
Fax: -353

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