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SchichtverbundwerkstoffeWerkzeugkonzepte für prozesssichere Trockenbearbeitung

Schichtverbundwerkstoffe: Werkzeugkonzepte für prozesssichere Trockenbearbeitung

An Werkzeuge, die in der Endmontage von Flugzeugen zum Einsatz kommen, werden unterschiedlichste Anforderungen gestellt. Für die prozesssichere Trockenbearbeitung von Materialkombinationen wie CFK-Aluminium oder verschiedenen Aluminiumlegierungen wurden eigene Werkzeugkonzepte entwickelt.

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SchruppbearbeitungVorzügliche Überlegenheit

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Zerspanung: Vorzügliche Überlegenheit

zeigt das neu entwickelte Werkzeug der Deka-Serie von Ingersoll. Dieses Werkzeug der Serie DP5G "High Feed Deka" wurde mit einem extrem flachen Anstellwinkel von 20° Grad speziell für die Bearbeitung mit höchsten Vorschüben entwickelt. Die Automobilindustrie steht vermehrt unter Kostendruck und ist darüber hinaus bemüht, jede Nische mit eigenen Modellen oder Modellvarianten zu besetzen. Dies führt zu einer Vielzahl von Design- und Karosserievarianten. Zulieferer und Systemlieferanten sind daher immer mehr gefordert, für diese Typenvielfalt kostengünstige Blechumformwerkzeuge mit kurzen Lieferzeiten bereitzustellen. Thyssen Krupp System Engineering ist ein Mitglied des global agierenden Thyssen Krupp Konzerns. Drauz Nothelfer im Thyssen Krupp System Engineering Bereich versteht sich als Systempartner der Automobilindustrie für alle Blechbe- und -verarbeitungsarbeiten rund um das Fahrzeug. Das Leistungsangebot umfasst Karosserie, Umform- und Schneidwerkzeuge, Karosseriebau, Endmontage und Fertigung. Wobei nicht nur Prototypenteile und komplette Werkzeuge geliefert werden, sondern auch schlüsselfertige Anlagen. Ebenfalls zum Angebotsrahmen gehören Planung und Service, sowie Dienstleistungen im Bereich der Rohkarosserie. Mit einem großen Maschinenpark, vor allem in der Großmechanik, mit Maschinen der Firmen Droop & Rein, Waldrich Siegen und Scharmann werden im Werk Wadern-Lockweiler bei Thyssen Krupp System Engineering vor allem Tiefziehwerkzeuge, Schneidwerkzeuge und Nachschlagwerkzeuge für die Automobilindustrie gefertigt. Für die aufwändige Fräsbearbeitung dieser Produkte ist man in einem kontinuierlichen Optimierungsprozess, um dem Kundenwunsch nach Kostenreduzierung und hoher Flexibilität zu entsprechen. Einen wichtigen Schritt in Richtung höherer Wirtschaftlichkeit hat man im Jahre 2006 durch die Installation einer Digitalisierungsanlage (Gom Atos III) für Rohguss getan. Dabei wird die Rohgussoberfläche optisch erfasst und ein optimiertes NC-Programm erstellt. Das Werkstück mit den optimierten Fräswegen wird an einem Tebis WOB-Arbeitsplatz (Programmierplatz) angezeigt, der an jeder Fräsmaschine vorhanden ist. Durch die Digitalisierung der Gussoberfläche und der Programmoptimierung ist sichergestellt, dass der Fräser direkt am höchsten Aufmaß mit der Zerspanung beginnt und nicht mit Vorschubgeschwindigkeit unnötige Fräsbahnen in der Luft fährt. Die Optimierung des NC-Programms brachte einen immensen Produktivitätsvorteil und man setzte sich bei Thyssen Krupp System Engineering das Ziel, weitere Kostenreduzierungen durch den Einsatz von optimierten Werkzeugen zu erzielen. Hierzu wurde auch Karl-Heinz Hettig, Außendienstmitarbeiter der Firma Ingersoll, angesprochen. Er empfahl für die Schruppbearbeitung ein neu entwickeltes Werkzeug der Deka-Serie. Dieses Werkzeug der Serie DP5G High Feed Deka wurde mit einem extrem flachen Anstellwinkel von 20° Grad speziell für die Bearbeitung mit höchsten Vorschüben entwickelt. Das neue Werkzeug mit einem Durchmesser von 66 Millimeter und sechs Wendeschneidplatten wurde zuerst an einem Testwerkstück eingesetzt und zeigte von Beginn an seine Überlegenheit gegenüber den bisher verwendeten Rundplattenwerkzeugen. Deshalb wurde es schnell in der Produktion bei der Bearbeitung eines Blechumformwerkzeuges für die Tür-Innenbleche eines namhaften Deutschen Automobilherstellers eingesetzt. Hier zeigte der Fräser die gesamte Palette seiner Vorzüge: Der flache Anstellwinkel von 20° erlaubt 3-fach höhere Vorschubwerte gegenüber Eckfräsern. Weiterhin erzeugt der flache Anstellwinkel hohe Axialkräfte und nur geringe Radialkräfte. Der Fräser wird nicht ausgelenkt und kann ohne Vibrationen mit Verlängerungen eingesetzt werden. Die Wendeschneidplatte hat zehn nutzbare Schneiden in einer Schnittrichtung und ist daher äußerst wirtschaftlich. Die Bearbeitung wurde auf einer Portalfräsmaschine von Waldrich Siegen (80 kW) ausgeführt. Dank des weichen Schnittes betrug die Leistungsaufnahme kaum 20 Prozent. Aufgrund der Geometrievorteile konnte der Vorschub bei linearer Bearbeitung gegenüber dem "Ist-Zustand" um 50 Prozent auf 8.000 mm/min gesteigert und die Verweildauer der Werkstücke auf der teuren Portalfräsmaschine beträchtlich verkürzt werden. Weitere Zeiteinsparung wurde durch eine universale Hartmetallsorte erreicht, die sowohl Stahl als auch GGG wirtschaftlich bearbeitet und ein Wechseln des Fräsers bei Hybridwerkstücken erübrigt. Durch die geringen radialen Zerspanungskräfte konnte das gesamte Werkstück mit der maximal erforderlichen Verlängerung zerspant werden. Ein Werkzeugwechsel für die Zerspanung der flachen Passagen und der tieferen Kavitäten wird nicht erforderlich. Das Tiefziehwerkzeug für Tür-Innenbleche wurde mit dem High Feed Deka Fräser bis zu einem Aufmass von 1 mm geschruppt, dann wird mit Torusfräsern mit Rundwendeschneidplatten weiterbearbeitet. Die Firma Thyssen rupp System Engineering hat die konstruktiven Vorteile dieses Hochvorschubwerkzeuges klar erkannt und voll genutzt. In Kombination mit weiteren Optimierungen wie der Digitalisierung hat sich nach Aussage von Thomas Hahn, Betriebsleiter Mechanische Fertigung, die Kapazität der Fertigung in den letzten Jahren nahezu verdoppelt. Trotz dieser Erfolge wird man bei ThyssenKrupp System Engineering eine weitere Optimierung der Zerspanprozesse nicht aus den Augen verlieren, und folgerichtig sind weitere Versuche mit neuen Ingersoll Zerspanungswerkzeugen geplant. ee

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