Die Composite-Forschungspresse arbeitet mit einer Presskraft von bis zu 3.000 kN. (Bildquelle: alle Wickert)

Die Composite-Forschungspresse arbeitet mit einer Presskraft von bis zu 3.000 kN. (Bildquelle: alle Wickert)

Die Presse der Baureihe WKP 3000 S, mit einer Presskraft von 3.000 kN, ist im bewährten Wickert-Baukastensystem aufgebaut. Für hohe Prozesssicherheit und Effizienz sorgen die Finite Elemente Planung in Kombination mit modernen, zuverlässigen (Serien-) Komponenten. Daraus resultiert nicht nur die vergleichsweise kurze Entwicklungs- und Produktionszeit der hier vorgestellten Forschungspresse von 10 Monaten. Gemessen an Leistungsfähigkeit und Ausstattung bewegt sich die Investition für diese spezielle Anlage auch im Rahmen einer Standard-Presse.

Presse für hohe Präzision gebaut

Mit einer aktiven Regelung erfolgt die Schließbewegung sehr exakt. Die Zykluszeiten optimierende Oberkolben-Presse erreicht eine Toleranz der Planparallelität von ± 0,025 mm während des Pressgangs. Zum Vergleich: Die übliche Präzisionsfertigung kommt mit einer Planparallelität unter Volllast von 0,2 mm oder 0,1 mm aus.

Die Planparallelitätsregelung bietet die Möglichkeit, direkt eine zusätzliche Wegemesssystemeinrichtung zu integrieren, die unmittelbar an das Werkzeug montiert ist. Diese Werkzeug-Wege-Messung erhöht die Genauigkeit enorm. Die Schließgeschwindigkeit beträgt 250 mm/s, geöffnet wird mit 150 mm/s bei einem Hub von 1000 mm. Die Pressgeschwindigkeit liegt bei 0,5 bis 1,0 mm/s. Eine 55 kW laborgerecht und  laufende Hydraulik-Kolbenpumpe genügt, um diese Leistung zu erreichen und mit Formen von Pressflächen mit max. 1000 x 1000 mm zu arbeiten.

Homogene Temperaturverteilung im Werkzeug

Ein weiteres Kriterium für die hochgenaue Teilefertigung ist die Wärmeverteilung im Werkzeug. Die Anlage bietet eine außerordentlich geringe Temperaturabweichung über die gesamte Oberfläche von maximal 1°C im Werkzeug. Diese präzise und homogene Temperaturführung – vorgesehen ist ein Werkzeugtemperaturbereich zwischen 20 und 250 oC – wird durch die von Anlagenbauer entwickelte 6-Zonen-Heizregelung erreicht. Fünf PT100-Temperatursensoren je Form, ein Vakuumsensor, überwachen diesen Prozess. Zwei 20 kW-Öl-Heizsysteme sorgen für die Wärmeenergie der beiden unabhängigen Temperierkreise.

Mit Optionspaketen zur Werkzeugfunktion

Der Werkzeugeinbauraum ist mit einer sehr präzisen Temperatursteuerung ausgestattet.

Der Werkzeugeinbauraum ist mit einer sehr präzisen Temperatursteuerung ausgestattet.

Entsprechend der Pressenaufgabe sind zusätzlich hydraulische sowie pneumatische Funktionen, wie pneumatische Schnittstellen, direkt nahe den Werkzeugaufspannflächen eingebaut. So lassen sich mit leckagefreien  Schnellkupplungen ganz einfach entsprechende Funktionen pro Testwerkzeug an- und abkuppeln. Schnellkupplungen individualisieren auch das Heizen und Kühlen:  Werkzeugbezogene Temperaturprofile für Heiz- und Kühlraten lassen sich in Abhängigkeit von Zeit und/oder Druck für den jeweiligen Prozessschritt programmieren. Möglich machen dies zwei voneinander unabhängige Werkzeugtemperierkreise. Zur Temperierung wird Thermo-Öl eingesetzt. Auch die Temperierkreise sind über Schnellkupplungen an die verschiedensten Werkzeugtypen koppelbar.

Die Bewegung des Schiebetischs der Presse und die Hubbewegung der oberen Werkzeughälfte erfolgt platzoptimiert. Alle Werkzeugleitungen und Kabel sind flexibel geführt. Der Bediener entscheidet, ob er mit oder ohne Schiebetisch arbeitet. Durch diese Möglichkeit kann der Tisch bei Bedarf genutzt werden, während gleichzeitig die Presse ohne Schiebetisch arbeitet. Dieses Konzept ermöglicht eine schnelle Schließzeit zwischen dem Auslösen des automatischen Start-Vorgangs bis zum Schließen der Form.

Unterdruck proportional regelbar

Die Fertigung immer komplexer werdender Teilegeometrien erfordert ein sehr fein regelbares Vakuumkammersystem. Die Vakuumversorgung mit einem zu erzielenden Unterdruck von – 0,05 MPa ist proportional regelbar. Damit können die Materialforscher ausgehend vom maximalen Unterdruck bis hin zum atmosphärischen alle Drücke einstellen und im Werkzeug auch erreichen. Dies wird möglich durch ein Pumpenspeichersystem, das für Hochvakuum auch direkt aus der Pumpe betrieben werden kann.

Die Vakuumkammer hilft nicht nur bei der Vermeidung von Lufteinschlüssen, sondern sie verhindert auch das Eindringen von Schmutzpartikeln während des Pressvorgangs. Damit leistet die Vakuumkammer einen wichtigen Beitrag zur hohen Prozesssicherheit. Auch das Lüften erfolgt nicht gegen atmosphärischen Druck, sondern gegen Vakuumdruck und deshalb deutlich effektiver.

Industrie 4.0-gerechte Ausstattung

Die Pressenfunktionen werden direkt über die SPS-Hauptsteuerung gesteuert. Die Programmierung folgt einem geschlossenen Regelkreis. Die Bedienung der Presse und das neue Steuerungskonzept wurden an die Anforderungen des japanischen Anlagenbetreibers angepasst. So sind zum Beispiel zehn Pressvorgänge speicherbar. Der Prozessdatenlogger ist mit PC-Interface, Ethernet- und Profibus-Schnittstellen ausgestattet. Die Schnittstellen und Dokumentationsmöglichkeiten bis hin zur Ferndiagnose entsprechen absolut den Industrie 4.0-Standards.

Über den Remote Monitoring Service ist weltweit der automatische Datenaustausch mit dem Wickert Diagnose Center möglich. Diese Einrichtung hilft auf drei Ebenen:

  • Unterstützung und Beratung des Pressenbedieners
  • Trouble shooting
  • Prozessoptimierung

Mittels On/Off-Schalter des Routers entscheidet der Nutzer, ob er eine Datenverbindung unterhält. Die Verbindung selbst kann via WAN (wide area network), DSL und GSM aufgenommen werden. „Mit dieser schon seit vielen Jahren für uns selbstverständlichen Einrichtung garantierten wir höchstmögliche Anlagenverfügbarkeit bei zugleich optimalen Prozessen. Unsere  Pressen sind weltweit in Betrieb und unsere Anwender sollen, unabhängig davon, wo sie fertigen, schnellen, kompetenten Service erhalten und ihre Pressen so wirtschaftlich wie möglich betreiben,“ betont Stefan Herzinger, Geschäftsführer von Wickert.

Der Anlagenbetreiber kann sich auch auf die Reproduktionssicherheit der Anlage verlassen. In umfangreichen Tests vor der Verschiffung wurde die in enger Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber gebaute Anlage auf das Erreichen aller spezifizierten Parameter geprüft.

 

Über den Autor

Thomas Klimpl

ist Leiter Marketing bei Wickert Maschinenbau in Landau.