21 spindliges Bohraggregat
Herausforderung: 9 000 Bohrungen auf einen Quadratmeter

Beim Herstellen von Klimadecken-Elementen aus Aluminium setzt das Unternehmen Metawell spezielle Bohrgetriebe von Benz ein und konnte damit die Prozesssicherheit im Fertigungsablauf wesentlich verbessern.     GERD FAHRY 

Leichtbau ist in aller Munde, hat sich in den letzten Jahren zur nationalen Aufgabe ersten Grades entwickelt.

Ergebnisse finden sich mittlerweile in allen Bereichen unseres Lebens wieder, ob im geliebten Automobil, im kreativen Möbeldesign, in Nah- und Fernverkehrszügen, ja selbst in modernen Architekturkonzepten wird nicht auf die Wunderdroge „Leichtbau“ verzichtet.

Ein Unternehmen, das sich in diesem Segment auskennt, ist die Metawell GmbH mit Sitz in Neuburg an der Donau. Der Mittelständler mit seinen 145 Mitarbeitern hat sich auf das Herstellen von Leichtbauplatten aus Aluminium spezialisiert, die ähnlich aufgebaut sind wie Wellpappe. „Wir produzieren hier am Standort Neuburg diese Platten vom Coil und stellen daraus Systembauteile für verschiedene Industriezweige her“, erläutert Geschäftsführer Michael Schiekel grob den Fertigungsablauf. Diese wiederum werden schwerpunktmäßig im Verkehrs- und im Baubereich eingesetzt. Für den Baubereich werden vor allem Fassaden sowie Klima- und Akustikdecken-Elemente für den Innenausbau produziert. Dieser Marktbereich nehme seit Jahren stetig zu und habe große Unternehmensbedeutung, so die Einschätzung des Geschäftsführers. Im Verkehrssektor beliefern die Neuburger wiederum alle Verkehrszweige, die sich irgendwie bewegen – auf der Schiene, auf der Straße, auf dem Wasser und auch in der Luft. Größten Anteil hat hier der Schienenfahrzeugsektor mit Schwerpunkt Personenbeförderungssysteme, für den man bis zum kompletten, einbaufertigen Teil fast alles herstellt, was in dem Zug drin ist. Dementsprechend gehören die großen OEMs zum Kundenkreis, für die man weltweit die Systeme hier konstruiert und auch fertigt. „Der Verkehrsbereich ist sicherlich mit 60 Prozent Umsatzanteil der größere Bereich“, fasst Michael Schiekel die Gewichtung der Anwendungsgebiete zusammen, aber auch der Bausektor und hier insbesondere die „Klimadecke“ trage wesentlich zum Unternehmenserfolg bei. Abgerundet wird das Unternehmensportfolio noch durch einen industriellen Bereich, der für große Kunden Maschinenverkleidungen für unterschiedliche Anwendungen produziert.

 

Dreigeteilter Produktionsablauf


Neuburg ist der einzige Fertigungsstandort des Unternehmens. Von hier aus gehen über 60 Prozent der Produkte in alle Welt. Die Produktion selbst ist dreigeteilt: die Plattenfertigung an sich, die Vormaterialien für die Weiterverarbeitung beziehungsweise direkt für die Kunden herstellt; die mechanische Bearbeitung mit einer umfangreichen CNCTechnik und die Montage, die entsprechend den Kundenwünschen endkonfektioniert, das heißt die bearbeiteten Leichtbauplatten mit Abhängeteilen, mit Lautsprechern, mit Lampen, mit Verkabelungen und so weiter komplettiert. Gearbeitet wird in vielen Bereichen dreischichtig und wie Thomas Michel von der Produktionsleitung herausstellt: „teilweise an der Kapazitätsgrenze, vor allen Dingen im Bereich der CNC-Bearbeitung.“ Diese erfolgt auf mehreren, speziell für die Aluminiumbearbeitung optimierten Standardfräsmaschinen von Homag, um die notwendigen Fräs-, Besäum- und Bohroperationen insbesondere bei den Klimadecken-Elementen vornehmen zu können. Letztere nehmen bei diesen Produkten eine zentrale Stellung ein. Immerhin geht es hier um eine Größenordnung von bis zu 9 000 Bohrungen auf den Quadratmeter. Bei einer Jahresproduktion von zirka 25 000 bis 30 000 m2 an Akustikplatten machen dies 2,7 Milliarden Bohrungen.

 

Neuentwickeltes Bohrgetriebe für eine höhere Prozesssicherheit


Prozesssicherheit im Bearbeitungsablauf steht auch bei Metawell ganz weit oben in der Rangliste. Sie bestimmt letztlich die Qualität der Produkte und die Lieferfähigkeit des Unternehmens. Diese Anforderungen waren nicht zuletzt für den Leiter der Produktentwicklung Martin Paula der Anstoß, gemeinsam mit der Firma Benz Werkzeugsysteme aus Haslach ein spezielles Bohrgetriebe für den Klimadeckenbereich zu entwickeln. „Wir hatten vorher Getriebe anderer Hersteller im Einsatz, die aber von der Instandhaltung, von der Qualität her nicht so optimal für unseren Anwendungszweck waren“, blickt er zurück. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit mündete letztlich in einem speziell auf diesen Anwendungszweck optimierten Bohrgetriebe mit 21 Spindeln.


Einige der Besonderheiten dieser speziellen „Metawell“-Lösung beschreibt Hansjörg Nopper von der Konstruktionsabteilung der Werkzeugspezialisten aus dem Schwarzwald: „Um die extrem hohen Drehzahlen für ein solches Getriebe im Dauerbetrieb zu realisieren, war es notwendig, das Gehäuse statt in Aluminium in Stahl auszuführen und eine spezielle Ölnebel-Schmiereinheit zu integrieren. Diese Konstruktion trägt sowohl den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Stahl und Aluminium Rechnung als auch den hohen Anforderungen einer Getriebeschmierung im Dauerbetrieb. Daneben spielten Gewicht und Größe eine zentrale Rolle. Das Ganze musste sauber unter die Haubenkontur der Homag Maschine passen, um ohne Sonderabsaughauben auszukommen, und diese Aggregate aus den Standardwechselplätzen im Werkzeugmagazin Platz finden. Unter diesen Gesichtspunkten ist letztlich die Lösung mit den 21 Spindeln im 32 mm-Raster entstanden.“


Zur Vollständigkeit: Gewichtsmäßig rangiert dieses spezielle Bohraggregat nun in der
19 kg-Klasse, wird aus einem Standard- Pickup-Platz der Homag-Maschine heraus eingewechselt und ist für eine Drehzahl von 12 000 min-1 ausgelegt. Zum Einsatz kommen auf die Bearbeitung optimierte Bohrer in den Durchmesserbereichen 4, 5 und 6 mm.

 

Nur eine homöopathische Dosis für die Schmierung


Als wichtiges Kriterium für ein prozesssicheres Funktionieren dieser Bohreinheit sieht Konstrukteur Hansjörg Nopper die Lösung der Schmierproblematik. In diesem Fall kommt eine Minimalmengenschmiertechnik zur Anwendung. „Wir haben diese so gelöst, dass an die entsprechenden Stellen im Getriebe, an die Lagerstellen und Zahnräder ölige Luft über ein umfangreiches System von Kanälen geblasen wird“, so sein Statement und er ergänzt: „Nur so besteht die Möglichkeit, mit dem Bohrgetriebe hohe Drehzahlen im Dauerbetrieb zu realisieren.“ Der Verbrauch an Schmiermittel sei zudem minimal. Aber er reiche aus, um das Getriebe und die Lagerstellen optimal zu schmieren. Das Überwachen der Temperatur des Bohrgetriebes erfolgt momentan berührungslos über eine Sensorik, es ist aber bereits angedacht, diese telemetrisch zu lösen. „Wir haben die Erfahrung gemacht, dass die Temperatur am besten etwas über den Zustand des Getriebes aussagt“, so Produktionsleiter Thomas Michel.

 

Noch mehr Leistung herausholen


Zu den weiteren Vorhaben der Neuburger Fertigungsexperten gehört, in Zukunft mit zwei Mehrspindelbohrköpfen gleichzeitig zu arbeiten, um dadurch den Durchsatz nochmals deutlich zu steigern. Hier arbeitet man aber bereits gemeinsam mit Homag an einer innovativen Lösung, die in naher Zukunft umgesetzt werden soll. Momentan lässt sich der parallele Einsatz von zwei dieser speziellen Benz-Spindelköpfe nur bei größeren Gleichteilmengen realisieren – zum Beispiel 30 bis 40 Gleichteile, die auch vom Format her passen.

 

Resümee


Die ersten Benz-Bohrspindelgetriebe dieser Auslegung sind nun vier Jahre im Einsatz. Mit dem Getriebe beziehungsweise mit dem Gesamtpaket aus CNC-Maschine und den abgestimmten Bohrwerkzeugen haben wir eine Technologie, die zuverlässig funktioniert“, resümiert Martin Paula. Für ihn steht fest, dass in dem neuen Benz Bohrgetriebe mehr als nur die Summe der Erfahrungen von Benz, Homag und Metawell steckt. Man habe gemeinsam ein Getriebe entwickelt, das es bis dato nicht gab und im Anwendungsfall Metawell einmalig ist. Diese positive Gesamteinschätzung spiegelt sich auch in der „natürlichen“ Lebenserwartung der Bohraggregate wider. Hier, so Paula, habe sich der Metawell-Horizont erweitert. „Allein durch den Erfahrungsaustausch über die Schneidwerkzeuge haben wir nun die optimale Kombination von Bohrer und Bohrgetriebe gefunden. Dadurch konnte die Lebenserwartung des Getriebes deutlich verbessert werden. So ist es trotz Dauerbetriebs nur notwendig, den Bohrkopf einmal jährlich zu warten.“

www.metawell.de  
www.benz-tools.de  
www.homag.com

 

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Diesen Beitrag und weitere interessante Beiträge finden Sie in HOB 7/8.2014:

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