Druckgussbauteile aus Aluminium sind gefragt wie nie – spielen sie doch eine zentrale Rolle in der Leichtbaustrategie für Motoren und Getriebe. Ein gefragter Partner für die Herstellung von Druckgussformen ist das Unternehmen Heck+Becker aus Dautphetal, das sich seit den 90er Jahren ausschließlich auf den Bau anspruchsvoller Formenwerkzeuge konzentriert. Um den hohen Anforderungen der Kunden in der Automobil- und Zuliefererindustrie gerecht zu werden, hat das Unternehmen die gesamte Firmenpolitik auf die Bedürfnisse der Automobilindustrie ausgerichtet. Im eigenen Druckguss-Technologie-Center werden die Formen auf einer 3.200 Tonnen Gießanlage erprobt und optimiert. Auf dieser Anlage gießt das Unternehmen fast 80 Prozent aller Formen für Erstmuster ab. Produktionsleiter Ralf Fett, weiß um die daraus resultierenden Vorteile: „So sind wir in der Lage, bereits in der konstruktiven Phase Vorschläge zu machen, wie sich die Gussteilqualität verbessern und die Zykluszeit senken lässt.“

Die Herausforderungen im Druckgießen wachsen – in gleichem Maße wie die zu produzierenden Teile. So werden die Formen für das Gießen von Fahrwerks- und Karosseriekomponenten immer größer und schwerer. Doch dafür ist man gerüstet. Kran- und Maschinenleistung sind für Formen bis zu 80 t geeignet. Selbst im Bereich der Tuschierpressen ist mit einer TUS 400 mit 4.000 mm x 3.000 mm Aufspannfläche entsprechende Kapazität vorhanden. „Auch unsere Druckgießmaschine ist für große Teile ausgelegt“, ergänzt Ralf Fett. „Von der Aufspannfläche her ist das eine 4.100 t-Maschine – meines Wissens momentan die größte in Europa. Das Schussaggregat haben wir mit 3.200 t etwas kleiner gewählt, denn für das Gros unserer Aufträge benötigen wir Schließkräfte zwischen 1.800 und 3.000 t.“

Fortschritt durch CAD und CAM

Nicht nur in der Produktionsausstattung inklusive Druckgießmaschine hat sich das Dautphetaler Unternehmen als besonders weitsichtig gezeigt, auch der Entwicklungs-, Konstruktions- und Programmierbereich ist einbezogen worden. So erfolgte bereits Anfang der 90er Jahre der Einstieg in moderne CAD- und CAM-Technik: Zunächst investierte das Unternehmen in das CAD-System Catia V3 – vermutlich der direkten Zusammenarbeit mit den Automobilherstellern geschuldet. Nur kurze Zeit später legten die Formenbauer in der NC-Programmierung nach und installierten das CAM-System Work NC.

Um früher eine Druckgussform zu erzeugen, wurde zunächst ein Kunststoffmodell hergestellt, das dann mittels Kopierfräsmaschinen und speziellen, oft von Hand angeschliffenen Fräsern negativ in Stahl abgeformt werden musste. Über ein Jahr Produktionszeit war dafür durchaus üblich. Heute wird das Modell am PC erstellt, auf Knopfdruck das Maschinenprogramm generiert und direkt zum fünfachsigen Bearbeitungszentrum übermittelt. Die gesamte Fräsarbeit dauert nur noch wenige Tage oder Stunden. Für Achim Klein, der für die Fertigungssteuerung inklusive der Bereiche CAM, HSC und EDM zuständig ist, steht fest: „Heutzutage besteht die Kunst darin, die immer komplexer werdenden Bauteile produzierbar zu konstruieren und dann die richtige Wahl bezüglich Maschine, Werkzeug und Programmierstrategie zu treffen.“

Schlüsselstelle in der modernen Zerspanung

Eine entscheidende Rolle innerhalb der Prozesskette zum fertigen Druckgussteil nimmt das CAM-System ein. Die Anforderungen, die eine solche Software erfüllen muss, sind enorm. Sie beginnen bereits an der Schnittstelle zum CAD, wie Ralf Fett erklärt: „Da unsere Kunden unterschiedliche Entwicklungs- und Konstruktionssysteme nutzen, bietet unser CAM-System, also Work NC, idealerweise Direktschnittstellen zu allen großen Systemen. Schließlich wollen wir möglichst alle im CAD hinterlegte Informationen übernehmen, also auch Details zu Gewinden, Passungen, Toleranzen etc. Das heißt, das CAM-System benötigt auch eine umfangreiche Feature-Erkennung, damit wir möglichst ohne Nacharbeit die Maschinenprogramme erstellen können.“

Ein weiterer entscheidender Punkt ist, dass das CAM-System das breite Werkzeugspektrum – bestehend aus torischen und Kugelfräsern, Plattenwerkzeuge und Vollhartmetall sowie Sonderwerkzeuge – abbilden und geeignete Strategien zur Verfügung stellen muss. „Bei der Vielzahl der heute eingesetzten Hochleistungswerkzeuge ist das ein enormer Aufwand, den die Softwareanbieter betreiben müssen“, ergänzt Achim Klein. Zumal die Entwicklungen gerade in der Werkzeugtechnik mit hohem Tempo voranschreiten. Von besonderer Bedeutung ist die Kollisionsüberwachung und Simulation im CAM-System. Dazu sollte im Idealfall nicht nur Spindel, Werkzeug, Spannsystem und Werkstück im System abgebildet sein, sondern die komplette Maschine – was bei Work NC mit jedem beliebigen Maschinenmodell realisierbar ist, sofern ein CAD-Datensatz dazu vorliegt.

Der wesentliche Grund für die Wahl galt damals wie heute: „Work NC ist das CAM-System für den Formenbau“, da sind sich Ralf Fett und Achim Klein einig. Zur Zeit ist die derzeit aktuelle Version 22 installiert – 64-Bit- und mehrprozessorfähig. Es bietet eine große Zahl optimierter Frässtrategien fürs 2-, 2,5- und 3D-Bearbeiten und vorteilhafte Automatismen für die Drei-, Vier- und Fünfachs-Bearbeitung. Damit liegt es in der Hand der Programmierer, die optimale Bearbeitung hinsichtlich Qualität und Wirtschaftlichkeit auszuwählen. Denn das simultane 5-Achs-Fräsen, oft als die einzig wahre Highend-Zerspanung gelobt, ist nicht immer angesagt, wie CAM-Spezialist Klein erklärt: „Innenkerne fräsen wir natürlich simultan auf unseren schnellen neuen Bearbeitungszentren.

Doch bei vielen Gehäuseteilen sind 3+2-Achsen-Strategien effektiver, da die Maschine beim Simultanfräsen zu viele unnötige und zeitintensive Achsbewegungen ausführen würde.“ Die richtige Wahl zu treffen, gehört seiner Meinung nach ganz klar zur Kompetenz des Programmierers, der dafür detaillierte Kenntnisse vom Bauteil, den Maschinen und dem Fertigungsprozess benötigt. Fünf Programmierer sind damit beschäftigt, via CAM-System insgesamt 16 Bearbeitungszentren und weitere Erodiermaschinen mit Programmen zu versorgen. Sie haben alle praktische Zerspanerfahrung und werden immer wieder zeitweise an den Maschinen eingesetzt. Auch die eigentlichen Maschinenbediener haben größtenteils Work NC-Kenntnisse. In ihren Händen liegt es, Änderungen und Reparaturen direkt vor Ort zu programmieren.

Für schnelle Analysen und Simulationen stehen den Mitarbeitern an den Maschinen auch Bildschirme und Rechner zur Verfügung, auf denen die Software Work NC-Viewer läuft. Sie ermöglicht es, die CAM-Programmierung vor der Fertigung zu analysieren und zu simulieren und liefert damit mehr Informationen als ausgedruckte Zeichnungen und Prozessberichte. Die Maschinenbediener sparen sich Zeit und Laufwege in die Konstruktions- oder Programmierabteilung. Um auch in anderen Unternehmensbereichen auf schnellstem Weg wichtige Informationen zu den jeweiligen Bauteilen und Druckgussformen zur Verfügung zu stellen, hat man zudem den 3D-Viewer WorkXPlore 3D. Dieses Software-Tool eignet sich zur direkten Darstellung, Analyse und gemeinsamen Bearbeitung von 3D-CAD-Daten auch ohne die Original-Software.

 

Autor

Andreas Klemens
ist bei Sescoi in Neu-Isenburg tätig.
info@worknc.de