Entwicklung von Schneidwerkzeugen

Andrea Gillhuber,

Vom Konzept bis an die Spindel

Effiziente Schneidwerkzeuge sind für eine wirtschaftliche Fertigung von hoher Bedeutung. Von der Entwicklung bis zur Markteinführung eines Werkzeugs können Jahre vergehen. Wie die Entwicklung beispielsweise eines Fräswerkzeugs vonstatten geht, sei hier am Beispiel der SBN10-Fräser und BNGX-Wendeschneidplatten gezeigt.

Neuer Fräser in Aktion: Fast drei Jahre benötigte das Entwicklerteam von Dormer Pramet, um die neuen SBN10-Hochleistungsfräser mit BNGX10-Wendeschneidplatten am Markt zu lancieren. © Dormer Pramet

Die Abteilung für Produktmanagement und -entwicklung von Dormer Pramet wird jedes Jahr mit der Entwicklung neuer Werkzeuge beauftragt. Als im Januar 2015 Jan Bittner als Produkt- und Entwicklungsingenieur neu ins Team im tschechischen Šumperk kam, war seine erste Aufgabe die Entwicklung eines Sortiments von Hochleistungs-Fräswerkzeugen. Es brauchte knapp drei Jahre, bis eine komplett neue Produktreihe von SBN10-Fräsern und BNGX-Wendeschneidplatten am Zerspanungsmarkt lanciert werden konnte. An der Produktentwicklungszeit lässt sich auch ablesen, wie hoch die Investitionen eines Herstellers sind.

Grundsätzlich startet das Produktmanagement den Prozess für das Erstellen eines neuen Werkzeugs, indem die Marktbedürfnisse sowie die Lücken im eigenen Sortiment ermittelt werden. Karel Tiefenbach, Produktmanager für das Fräsen mit Wendeschneidplatten, hatte dafür ein Konzept mit klaren Zielvorgaben für das Entwicklungsteam erstellt. Die Herausforderung: Das Team sollte ein Sortiment an Werkzeugen für Doppelt-Negative-Schneidwerkzeuge entwickeln, um den Kunden durch höhere Vorschubgeschwindigkeiten einen zusätzlichen Produktivitätsschub zu ermöglichen. Das Werkzeugdesign sollte für die doppelseitigen WSP-Einsätze passend sein, um den wirtschaftlichen Aspekt der vier Schneidkanten werkzeugseitig zu maximieren und zudem mit einem höheren Rampwinkel eine optimierte Spankontrolle bieten. Mit einem vielseitigen Fräsersortiment fokussierte das Entwicklerteam vor allem auch den Werkzeug- und Formenbau an, um hochproduktive und prozesssichere Werkzeuge für die Schrupp- bis Fertigbearbeitung vorzuhalten.

Anzeige

Designkonzepte auf Patentverletzung prüfen

Produktdesigner Jan Vlček (li.) und Produkt- und Entwicklungsingenieur Jan Bittner (re.) planen eine neue Wendeschneidplatte für das Fräsen. © Dormer Pramet

Entwicklungsingenieur Jan Bittner setzte sich anfangs mit Jan Vlček von der Produktdesign- und Informationsabteilung zusammen. Sie sondierten den Markt nach gleichwertigen Fräsern, ermittelten den Kundenbedarf und erweiterte Anforderungen an das geplante Hochvorschub-Fräsersortiment, später SBN10 benannt. Bittner erinnert sich zurück: „Wir haben mit Vorstudien und ersten Prototypen begonnen und eine Reihe von Ideen vorgestellt, bevor wir erste Muster fertigten. Bei einer neuen Entwicklung heißt es immer, Schwierigkeiten und Herausforderungen zu überwinden, doch können einige kleine Änderungen in diesem frühen Entwicklungsstadium später große Auswirkungen haben.“ So habe man beispielsweise bei einem ersten Muster auch festgestellt, dass ein Konflikt mit dem Patent eines Wettbewerbers besteht. Da viele Unternehmen ständig neue WSP entwickeln, ist der Markt überfüllt. „Wir haben jedoch mit dem Designer eng zusammengearbeitet, um unser Konzept schließlich so zu verändern, dass es einzigartig ist und gleichzeitig die ursprüngliche Aufgabe erfüllt“, erklärt der Entwicklungsingenieur. Zudem waren die Kollegen in Schweden und Nordamerika eng eingebunden, um sicherzustellen, dass das neue WSP-Design nicht mit irgendwelchen Patenten

kollidiert. „Wir haben zudem mit Kollegen aus dem Bereich IP (Intellectual Property, geistiges Eigentum) darüber gesprochen, wie wir unser Design einzigartig machen können, und dies war eine ganz neue Erfahrung für mich.“ So habe das Entwicklerteam um Bittner in jeder Phase mit der IP über das Design diskutiert und geringfügige Änderungen vorgenommen. „Wir mussten bestätigen, dass wir in jeder Entwicklungsstufe zum Patent angemeldet waren und nicht im Widerspruch zu anderen bereits eingereichten Dokumenten standen. Schließlich bekamen wir das Okay, weiterzumachen.“

Umfassend testen, Fehler vermeiden

Die SBN10-Fräser eignen sich für Kopierfräsen, Rampen, Schraubenlinieninterpolation, Nutfräsen, Tauchfräsen, Planfräsen und Eckfräsen. © Dormer Pramet

Als das Projekt 2015 startete, war die Zeitvorgabe, den neuen BNGX-Einsätzen im November 2017 auf den Markt zu bringen. „Wir hatten jedoch Druck von unseren Vertriebsteams, die die Wendeschneidplatten früher wollten! Unser Ziel war es, den Prozess so schnell wie möglich voranzutreiben, und wir haben den Zeitplan eingehalten“, freut sich Werkzeugentwicklungsingenieur Jan Bittner. Bis Mitte 2016 lief die Testphase. Wichtig dabei waren Feldversuche mit Kunden. „Nur so können wir die Praxistauglichkeit überprüfen. Zwar waren wir zuversichtlich, dass es ein gutes Produkt ist, aber keine Tests in unserem eigenen Entwicklungscenter in Šumperk können praxisnahe Anwendungsfälle beim Kunden ersetzen.“ Schließlich habe man aus den Praxistests so viel gelernt, dass weitere Produktverbesserungen identifiziert wurden. Ein Beispiel war der Test bei einem Kunden in Frankreich, bei dem ein titanhaltiger, austenitischer Chrom-Nickel-Edelstahl bearbeitet wurde – ein extrem zähes und duktiles Material. Der Zerspanungsprozess erfordert eine leistungsstarke Maschine, die zu hohen Vorschüben bei langsamen Spindeldrehzahlen fähig ist. „Wir haben es mit einem Hochvorschub-Fräswerkzeug eines Wettbewerbers verglichen, das ähnliche Eigenschaften wie unser SBN10 aufweist.“ Und das Ergebnis konnte sich sehen lassen: Nach der Bearbeitung von drei Teilen war die Schneidkante der Mitbewerber- WSP verschlissen, was den Bediener zwingt, die Schneidkante zu prüfen und zu wechseln, um die Produktion fortzusetzen. Nach der Bearbeitung von acht Teilen mit den Schneidplatten SBN10 und BNGX zeigte die Schneidkante nur einen geringen Flankenverschleiß und war noch in einem guten Zustand, um weiter zu zerspanen. Jan Bittner präzisiert: „Neben längeren Standzeiten war die Zerspanungsrate um 20 Prozent höher. Der Kunde war so beeindruckt, dass er sofort einen der neuen Fräser kaufte und Anfang 2018 sieben weitere vorbestellte.“

Die neu entwickelten BNGX- und ANHX-Wendeschneidplatten. Noch in diesem Jahr sollen 30.000 BNGX-Platten in verschiedenen Größen und Spanbrechern gefertigt werden. © Dormer Pramet

Am Ende hatte das Entwicklerteam über 20 Praxistests mit Kunden in Frankreich, Brasilien, Polen, China, Italien, Tschechien und Deutschland durchgeführt. Insgesamt erfüllten fünf dieser Tests nicht die Erwartungen, halfen aber dem Team bei der weiteren Produktverbesserung. „Die Tests sind für uns ein wichtiger Prozess, denn schließlich tragen sie unmittelbar dazu bei, die Produktleistung zu verbessern und Einschränkungen zu reduzieren.“ Entscheidend sei dabei, während des Testprozesses so schnell wie möglich zu reagieren, Probleme zu beseitigen und das Design des Werkzeugs zeitnah zu verbessern, bevor es für weitere Tests wieder eingesetzt wird. „Im Juli 2017 sind wir nach Deutschland zu einem Kunden zurückgekehrt, bei dem einer der Tests nicht so gut lief. Wenn wir zum selben Ort zurückkehren, können wir genau die gleichen Prüfbedingungen herstellen. Dies ist wichtig, um zu überprüfen, ob die Verbesserungen, die wir vorgenommen haben, auch Wirkung zeigen. Der Anwendungsfall lief sehr erfolgreich, und es war großartig, dem Kunden die neue und verbesserte Version zu präsentieren.“

Das war dann auch der Zeitpunkt, um das neue Produkt auf den Markt zu bringen. Zuvor wurde nochmals mit der IP geklärt, dass das Patent vorliegt und alles für den Markteintritt vorbereitet ist. Mit der Produktion wurde sichergestellt, dass auch genügend Wendeschneidplatten für den Zeitpunkt der Einführung produziert werden können.

Produkte am Markt lancieren

Schließlich konnte Dormer Pramet seine Produktpalette an BNGX-Wendeschneidplatten und SBN10-Fräsern im November 2017 präsentieren, sprich: fast drei Jahre nach der ersten Konstruktionsvorbereitung. Bis Ende 2018 produziert das Werk im tschechischen Šumperk mehr als 30.000 BNGX-Wendeschneidplatten in verschiedenen Größen und Spanbrechern sowie 450 Fräser in drei verschiedenen Varianten: Schaftfräser mit Gewindeschaft, Schaftfräser mit Zylinderschaft sowie Aufsteckfräser.

Jan Bittner resümiert: „Produktentwicklung ist sehr viel Teamarbeit. Es sind viele Kollegen auf der ganzen Welt, die an der Entwicklung unserer neuen Schneidwerkzeuge beteiligt sind. Vom Produktmanagement über das Design, die Technologieteams, Produktion, Testphasen bis hin zu Vertrieb und Marketing. Keine Abteilung ist unabhängig von den anderen. Wir sind alle miteinander verbunden, kein Bereich kann ohne die Unterstützung der anderen erfolgreich sein. Alle müssen zusammen an einem Strang ziehen, um ein Produkt erfolgreich am Markt lancieren zu können. Unsere Aufgabe im Produktmanagement eines Präzisionswerkzeugherstellers ist es, in die Zukunft zu blicken, was benötigen die Kunden, was wird in fünf bis zehn Jahren wichtig sein.“

Nach Unterlagen von Dormer Pramet / ag

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Digitale Services

Werkzeuge selbst entwickeln

Der Werkzeughersteller Seco Tools stellt auf der AMB seine Serviceleistungen in den Mittelpunkt. Mit My Tools können sich Anwender individuelle Präzisionswerkzeuge passend für ihre jeweiligen Fertigungsanforderungen entwickeln.

mehr...
Anzeige

Werkzeugzahnung

Kreuzverzahnte Frässtifte

August Rüggeberg – Pferd-Werkzeuge stellt seine neue Hartmetall-Zahnung Allround vor. Laut Unternehmen bringt die neue Zahnung im Vergleich zu herkömmlichen kreuzverzahnten Frässtiften eine Mehrleistung bis zu 30 Prozent.

mehr...