Die Firma Gottfried Joos Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, einer der führenden Hersteller von Vakuum- und hydraulischen Pressen, hat für die Entwicklung und Erprobung von Verbundwerkstoffen und die Optimierung der Fertigungsprozesse so genannte Laborpressen im Portfolio, deren flexible Modulbauweise den Entwicklern und Forschern große Handlungsspielräume lässt, bevor es in die Serienfertigung geht. Eingesetzt werden die Pressen in Universitäten, Instituten, Forschungseinrichtungen und Firmenlabors.
Flexible Materialforschung für industrielle Formteile
Die Joos-Labor-Presse LAP kommt zum Einsatz, wenn Materialforschung in Branchen wie der Holz-, Kunststoff- und Automobilindustrie betrieben wird oder Nullserien von Bauteilen hergestellt werden sollen. Sie zeichnet sich durch solide Bauweise und ausgereifte Technik aus. „Diese Maschinen sind im Vergleich zu unseren anderen Pressen die mit der kleinsten Nutzfläche, die aber den höchsten Temperatur- und Druckbereich haben“, erklärt Jonas Joos. „Da der Kunde mitunter nicht weiß, was er im nächsten Jahr damit entwickeln möchte, wird sie in der Regel sehr flexibel ausgelegt.“ Die Nutzfläche der Laborpresse LAP beträgt 450 x 450mm oder 550 x 550mm bei den beiden größten Standardmodellen. Auf Kundenwunsch werden sie auch größer ausgelegt.
Zu den Grundmerkmalen der LAP gehören eine Heiz-Kühlfunktion bis 450°C bei hoher Temperaturgenauigkeit, außerdem eine äußerst präzise Druckregelung, elektronische Positionsregelung sowie elektronische Messdatenerfassung. „Druckregelung, Temperatur und die Größe der Nutzfläche sind die wichtigsten Parameter der Labor-Presse“, bekräftigt Georg Holtermüller, verantwortlich für Elektrokonstruktionen bei Joos. „Die Pressen werden sowohl als Serienmaschinen als auch in kundenspezifischer Ausführung hergestellt.“
Unterschiedlich lange Messwege
Seit mehr als 15 Jahren setzt Joos auf Bauteile und Elemente der Firma Gefran. Aus dem Portfolio des Herstellers für Komponenten und Systeme zur Automatisierung und Steuerung von Industrieprozessen verbaut Joos in seiner Labor-Presse LAP den Druckmessumformer KS, den Leistungsregler GFX4 und den Seilzugaufnehmer GSF.
Der Seilzugaufnehmer GSF wird in der Labor-Presse eingesetzt, wenn sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gefahren werden soll und eine Messwegerfassung der Presse benötigt wird. „Der GSF ist kompakt gebaut, einfach zu montieren und über einen universellen M12-Stecker anschließbar, außerdem lässt er sich entsprechend den Anforderungen konfigurieren“, beschreibt Sascha Kampfmann von Gefran das bewährte Gefran-Produkt.
„Der GSF bezieht vom Presstisch die Information über die Position, anhand derer wir in Verbindung mit einer frequenzgeregelten Pumpe an der Hydraulik auf Langsamschließen oder Langsamöffnen umschalten“, erklärt Jonas Joos. Benötigt wird diese Funktion vor allem, wenn Formenträger eingesetzt werden, sodass die Presse im Langsamhub sanft in das Werkzeug hereinfährt.
Bis zu vier Heizzonen
Das Herzstück der Labor-Presse ist die flexibel konfigurierbare Heizplatte, deren Wärmeträgermedium Wasser oder Öl sein kann. Das Pressgut, das aus per Druck und Temperatur formbaren Materialien aller Art wie zum Beispiel Holz oder Thermoplasten bestehen kann, lässt sich direkt in der Presse abkühlen. Hierzu werden unter den Heizplatten entsprechende Kühlfelder verbaut. Möchte der Kunde die Heizplatten in Zonen unterschiedlicher Temperatur aufteilen, kommt der Leistungssteller GFX4 von Gefran zum Zug, der die genaue Regelung von bis zu vier Heizzonen und das Schalten der Heizungslast in den Pressen steuert.
„Mit einer Einheit können vier einzelne Temperatur-Regelungen ersetzt werden“, betont Sascha Kampfmann von Gefran. Der GFX4 kann wahlweise ein-, zwei- oder dreiphasige Lasten schalten. Die Ist-Werterfassung kann über einzeln anschließbare Temperatursensoren erfolgen, während mit optionalen Stromwandlern ein eventueller Lastausfall überwacht werden kann. „Über eine der vielen erhältlichen Feldbusschnittstellen wie Profinet oder Ethercat können die Prozessdaten des GFX4 von einer übergeordneten Steuerung ausgelesen und verarbeitet werden“, erklärt Kampfmann.
Auf den richtigen Druck kommt es an
Erst seit kurzem verbaut Joos den kompakten KS-Druckmessumformer von Gefran. „Wir haben über viele Jahre einige Drucksensoren getestet und die Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Qualität der Gefran-Sensoren hat uns jetzt auch vom Preis-Leistungsverhältnis her absolut überzeugt. Da stimmt einfach alles“, sagt Georg Holtermüller von Joos. Mit einem Messbereich von 400 bar erfasst und regelt der Druckmessumformer KS den hydraulischen Druck beziehungsweise die Schließkraft der Presse. „Wenn die Presse sich nicht mehr bewegt, schaltet die Maschine auf Druckaufbau um“, erklärt Holtermüller. Ein spezielles Ventil stellt zwischen Niederdruck und Hochdruck um. Niederdruck erzeugt großes Volumen und Geschwindigkeit, Hochdruck kleines Volumen und mehr Kraft. Der Drucksensor dient auch dazu, bei Erreichen des gewünschten Endwertes die Pumpe auszuschalten.
Der Sensor sitzt im Hydraulikaggregat und zeichnet sich durch hohe Sicherheitsreserven aus: Bis zu zweifacher Überdruck und 4-facher Berstdruck können erreicht werden. „Insbesondere im Bereich der Hydraulik sind stark ausgeprägte Druckspitzen zum Beispiel beim Anlauf einer Pumpe oder beim Öffnen und Schließen eines Ventils kennzeichnend“, führt Sascha Kampfmann von Gefran aus. „Dadurch kann der Druckmessumformer grundsätzlich Schaden nehmen, allerdings ist die Serie KS auf Anfrage mit einem integrierten Druckdämpfer lieferbar, der die schädlichen Druckspitzen zum Schutz des Sensors mit Hilfe einer Durchgangsbohrung mit 0,5mm Durchmesser abschwächt.“
Die Genauigkeit überzeugt
Joos-Labor-Pressen können den unterschiedlichsten Anforderungen an Entwicklung, Konstruktion und Produktion angepasst werden. Dafür ist absolut zuverlässige und flexible Sensortechnik mit universellem Einsatzbereich erforderlich. Diese Anforderung erfüllen die Gefran-Komponenten in Perfektion. Da Joos hervorhebt, sich jederzeit auf die spezifischen Anforderungen seiner Kunden einzustellen, erwarten sie eine solche Flexibilität auch bei ihren Zulieferern. „Selbst bei spezielleren Anfragen ist es für Gefran kein Problem, unsere Ansprüche zu erfüllen“, betont Jonas Joos. Bei allen Produkten überzeuge vor allem die Genauigkeit.
