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EMO 2017Hyfra: Intelligente Prozesskühlung für Laser- und Werkzeugindustrie

Hyfra-Kühler mit FleXX-Technologie

Hyfra, Hersteller für industrielle Kühlanlagen, präsentiert seine neue FleXX-Technologie auf der EMO 2017 in Hannover. Auf der jährlichen Messe der Metallbauer im September wird die SPS-gesteuerte FleXX-Technologie erstmals in praktischer Anwendung vorgestellt.

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Maschinenbetten aus GranitSteinhart gebettet

Die Anforderungen in der Industrie steigen ständig. Mehr Flexibilität, schnellere Lieferungen und vor allem höchste Präzision sind notwendig, um überhaupt wettbewerbsfähig zu sein. Das ist auch der Grund, warum die Anzahl der installierten Maschinenbetten aus Granit im allgemeinen Maschinenbau stetig zunimmt. Aufgrund seiner physikalischen Parameter bietet Granit eindeutige Vorteile in der Produktion, die sich für viele Anwendungen weder mit Stahl noch mit Polymerbeton erreichen lassen.

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Maschinenbetten aus Granit: Steinhart          gebettet

Die industrielle Produktion ist heute geprägt von Materialien wie Kunststoffen und Metallen, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Zusammensetzungen in vielen Anwendungen sehr effektiv eingesetzt werden. Reine Naturprodukte bilden da eher die Ausnahme. Bei der Firma E. Reitz Natursteintechnik in Asslar ist dies gerade umgekehrt. Seit über 50 Jahren ist das Unternehmen spezialisiert auf die Herstellung von Maschinenbetten aus Gabbro, einem speziellen Granit, der als Basis für Bearbeitungs- und Messmaschinen eingesetzt wird. Granit zählt zu den so genannten vulkanischen Tiefengesteinen und hat ein sehr dichtes und homogenes Gefüge. Mit lieferbaren Abmaßen bis hin zu 8.000 x 4.300 x 2.000 mm (LxBxH) und einer reproduzierbaren Ebenentoleranz von 1 μm zählt E. Reitz Natursteintechnik zu den führenden Unternehmen dieser Sparte in Europa. Hier werden jährlich bis zu 10.000 Tonnen Granit verarbeitet. In Europa und Südafrika abgebaut, wird er im Unternehmen mit selbst entwickelten Maschinen und entsprechenden Diamantwerkzeugen bearbeitet. Die Herstellung von Maschinenbetten aus Granit ist der Metallbearbeitung sehr ähnlich: Angefangen vom Schneiden über das Fräsen und Drehen bis hin zum Schleifen. Welche Vorteile aber bietet ein Naturstein, wenn man doch Materialien wie Stahl und Polymerbeton in allen gewünschten Zusammensetzungen und Formen herstellen kann?

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In den vergangenen Jahren ist die Anzahl der installierten Maschinenbetten aus Granit (im Vergleich zu Stahl) stetig gestiegen. Dies liegt aber nicht nur daran, dass der Stahlpreis massiv angezogen hat und daher die Kosten für eine kundenspezifische Fertigung im Vergleich zum Naturstein auf ähnlichem Niveau liegen. Der Hauptgrund ist vielmehr, dass der Granit der optimale Werkstoff für Präzisionsmaschinen ist. Das gilt nicht nur auf Koordinatenmessgeräte der High End Version – ein Vorurteil, dass sich immer noch hartnäckig hält – sondern gilt auch für den allgemeinen Maschinenbau mit Hohnen, Schleifen, Fräsen und Funkerodieren. Gerade diese Maschinen stehen meist nicht in einer klimatisierten Umgebung, sind oft selbst eine starke Wärmequelle und sollen trotzdem präzise arbeiten. Hier kommt der Hauptvorteil von Granit zum Tragen: Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist mit circa 6x10-6 nur halb so groß wie jener von Stahl (12x10-6). Hinzu kommen eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit als Stahl, eine hohe Schwingungsdämpfung und Abriebfestigkeit sowie ein spezifisches Gewicht von 2.8 g/cm³, das fast den Wert von Aluminium erreicht – Stahl und Gusseisen hingegen liegen bei 7,85, beziehungsweise 7,15 g/cm³. Aus ökologischer Sicht hat Granit auch den Vorteil, dass er nicht mit viel Energie erhitzt, beziehungsweise geschmolzen und dann wieder gereinigt werden muss; alle dies sind ja zusätzliche Kosten und Belastungen für die Umwelt. Maschinenbetten aus Stahl sind im Vergleich zu jenen aus Granit zwar etwas unempfindlicher im Handling, haben aber neben der erwähnten größeren Längenausdehnung auch eine Wärmeleitfähigkeit, die diesen um ein Vielfaches übersteigt. Betrachtet man beispielsweise ein Standard-Maschinenbett aus Stahl mit einer Länge von drei Metern bei einer Temperaturerhöhung von nur 10° Celsius, so führt dies zu einer Längenausdehnung von mehr als 3/10 mm – von einer präzisen und reproduzierbaren Fertigung kann man in diesem Fall also nicht mehr sprechen.

Ausdehnung im Griff

Natürlich gibt es wiederholt Ansätze, diese Ausdehnungen über eine ausgefeilte Software zu kompensieren – bisher aber ohne Erfolg. Das ist auch der Grund, wieso ein nicht geringer Teil der Anfragen von Firmen kommen, die schon lange mit einem Grundbett aus Stahl arbeiten, die Genauigkeit ihrer Maschinen jedoch aufgrund der steigenden Anforderungen des Marktes verbessern wollen. Es gibt aber auch Anwendungen, für die ein Maschinenbett aus Granit nur deshalb interessant ist, weil dieser Werkstoff beispielsweise keinen Einfluss auf den Betrieb von Linearmotoren hat. Immerhin kann die Verlustleistung bei einer Stahlkonstruktion als Unterbau bis zu 30 Prozent betragen. Hinzu kommt, dass die heutigen Linearführungen mit einer sehr geringen Fehlertoleranz arbeiten. Auch Grundbetten aus Polymerbeton sind nur unter bestimmten Voraussetzungen eine interessante Alternative: Beispielsweise wenn für die geplante Anwendung eine Genauigkeit von weniger als 1/10 mm ausreicht oder eine größere Zahl von Leerrohren verlegt werden soll – vor allem aber dann, wenn es sich um Großserien handelt. Die Kosten für kleine Stückzahlen sind aufgrund der Formen relativ hoch. Außerdem muss man beachten, dass Kunstharz nach dem Vergießen noch über einen längeren Zeitraum „arbeitet“, was sich letztendlich in einer schlechteren Reproduzierbarkeit niederschlägt. Aber auch nach diesem Zeitraum liegt der Polymerbeton mit seinem Ausdehnungskoeffizienten bis zu einem Faktor 3 über dem Wert von Granit. E. Reitz Natursteintechnik ist spezialisiert auf individuelle Lösungen mit höchster Genauigkeit; es werden keinesfalls nur Standardprodukte gefertigt. Außerdem erhält der Kunde alles aus einer Hand. Angefangen von der Rohstoffbeschaffung, über die Konstruktion des Maschinengestells, die Montage und Vermessung von Lineareinheiten sowie Zubehörkomponenten, bis hin zum Aufstellen beim Kunden. Neueste CNC-Technologie, verbunden mit modernen elektrischen und optischen Messgeräten, gewährleisten präzise und reproduzierbare Werte. So erfüllen Ebenentoleranzen von ± 1 μm auf einer Länge von bis zu 8 Metern problemlos die DIN 878-1 für den Genauigkeitsgrad 00. Das Verbinden der einzelnen Bauteile (Basisplatte, Traverse, Pinole) erfolgt über Verschraubungen und Verklebungen.

Ähnliches gilt für die so genannten T-Nutschienen aus Edelstahl in den gefrästen Aussparungen des Granits. Auch die oftmals sehr zahlreichen Gewindeeinsätze, um die vom Kunden angelieferten Komponenten mit der Grundplatte zu verbinden, werden mit einem Zweikomponenten-Klebstoff fixiert.

Dr. Peter Stipp / stipp@hoppenstedt.de

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