CNC-Spanntechnik trifft auf Instrumentenbau

Instrumentenbau ist Handwerk, Erfahrung und viel Gefühl. Im Musikhaus Beck in Dettingen an der Erms gehören dazu inzwischen aber auch moderne CNC-Technik und flexible Spannmittel. Das inhabergeführte Unternehmen entwickelt und fertigt zahlreiche Bauteile für seine Blechblasinstrumente selbst – vom Mundrohr über Schrauben und Deckel bis hin zu den Werkzeugen, die für deren Herstellung benötigt werden. Mit einer DMG CTX 350 und Spanntechnik von Hainbuch ist die Fertigung heute deutlich schneller und flexibler.

Eigene Ideen statt Standardware

Musikhaus Beck wurde 1975 gegründet und verbindet heute Beratung, Verkauf und Instrumentenbau unter einem Dach. In der eigenen Meisterwerkstatt arbeiten Fachberater und Instrumentenmacher, die selbst aktive Musiker sind und daher genau wissen, worauf es bei einem Instrument ankommt.

Das Unternehmen entwickelt und fertigt eigene Blechblasinstrumente und konstruiert zahlreiche Bauteile selbst. „Wir wollen uns weiterentwickeln und auch Dinge ausprobieren, die für einen Betrieb unserer Größe vielleicht nicht selbstverständlich sind“, erklärt Daniel Kößling, Metallblasinstrumentenmachermeister und selbst aktiver Posaunist. „Wenn wir eine Idee für ein Bauteil haben, möchten wir sie selbst umsetzen können und nicht davon abhängig sein, ob es irgendwo ein passendes Standardteil gibt.“

Produziert werden Einzelteile und Kleinserien von bis zu 100 Stück. Verarbeitet werden vor allem Buntmetalle wie Messing und Kupfer, aber auch Titan, Stahl, Edelstahl und vergütete Stähle. Die Bandbreite reicht von Vollmaterial bis zu extrem dünnwandigen Rohren mit Wandstärken von lediglich 0,35 Millimetern.

Neue Maschine – neue Anforderungen an die Spanntechnik

Mit der Anschaffung einer DMG CTX 350 vor rund einem Jahr machte Musikhaus Beck den Schritt von der überwiegend konventionellen Drehbearbeitung zur modernen CNC-Fertigung. DMG brachte Hainbuch als Spannmittellieferanten mit einem Spanntop Spannfutter ins Spiel. Nach einem Besuch auf dem Hainbuch Messestand auf der AMB entschied sich das Team jedoch für das kompakte Toplus mini Spannfutter.

Ausschlaggebend waren die geringe Störkontur, die hohen erreichbaren Drehzahlen von bis 5.500 min⁻¹, die Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen und die Flexibilität durch unterschiedliche Spannköpfe und Adaptionen. Auf Haupt- und Gegenspindel kommen Axzug- beziehungsweise Axfix-Ausführungen zum Einsatz. Für größere Spanndurchmesser ergänzt ein Backenmodul das System.

„Bei einem solchen Teilespektrum muss ein Spannmittel sicher und steif halten und gleichzeitig flexibel bleiben“, erklärt Hainbuch-Berater Uwe Fischer. „Die sechseckige Spanngeometrie des Toplus sorgt für eine hohe Steifigkeit und Haltekraft. Gleichzeitig kann der Anwender mit unterschiedlichen Spannköpfen und Adaptionen schnell auf neue Werkstücke reagieren.“

Sicher spannen, ohne Spuren zu hinterlassen

Besonders anspruchsvoll sind die dünnwandigen und verformungsempfindlichen Instrumentenbauteile. Zu viel Spannkraft kann sie verformen, zu wenig gefährdet die Prozesssicherheit. Musikhaus Beck nutzt deshalb unter anderem die Differenzdruckspannung über die Maschine und kann die Spannkraft so auf das jeweilige Werkstück abstimmen.

Für die empfindlichen Oberflächen nutzt Musikhaus Beck Spannköpfe mit glatter Bohrung. Spannabdrücke sollen vermieden werden, denn viele Teile werden nach der Bearbeitung lediglich von Hand poliert und anschließend beispielsweise versilbert oder vergoldet.

„Unsere Teile müssen sicher gespannt sein, dürfen dabei aber weder verformt werden noch Spannabdrücke bekommen“, erklärt Kößling. „Gerade bei sehr dünnen oder weichen Materialien ist das entscheidend. Kurz gesagt: Die Teile kommen jetzt einfach verdammt gut aus der Maschine.“

Von 45 auf 15 Minuten

Wie groß der Unterschied zur früheren Fertigung ist, zeigt ein Mundrohr besonders deutlich. Auf der konventionellen Maschine benötigte Musikhaus Beck dafür rund 45 Minuten. Heute entsteht das Bauteil auf der CTX 350 in etwa 15 Minuten – eine Reduzierung der Fertigungszeit um zwei Drittel.

Das rund 17 Zentimeter lange, dünne Werkstück wird dazu in mehreren Schritten auf Haupt- und Gegenspindel bearbeitet. Zunächst wird das Rundmaterial mithilfe einer selbst konstruierten Beladehilfe auf die Gegenspindel geladen und vorgelängt.

„Bei einem langen und gleichzeitig sehr dünnen Werkstück entstehen schnell Schwingungen“, erläutert Fischer. „Hier spielt das Toplus mit seiner hohen Haltekraft und Steifigkeit seine Stärken aus. Das Werkstück wird direkt an der Spannstelle stabilisiert.“

Anschließend wird das Werkstück auf der Hauptspindel mit einer Spitze abgestützt und weiterbearbeitet. Für einzelne Bearbeitungsschritte wird das dünnwandige Rohr zusätzlich mit Flüssigkeit gefüllt, um es weiter zu stabilisieren und Schwingungen zu reduzieren.

Eine weitere Besonderheit: Je nach Ausführung hat das Mundrohr Durchmesser zwischen 10,4 und 12 Millimetern. Damit trotzdem immer derselbe Spannkopf mit 15 Millimetern Spanndurchmesser eingesetzt werden kann, setzt die Maschine automatisch eine Reduzierhülse auf das Werkstück. Außenkontur und Innenkonus werden anschließend fertigbearbeitet – der komplette Prozess läuft damit auf einer Maschine.

„Wir sind heute unglaublich flexibel“, sagt Kößling. „Wir können sehr unterschiedliche Teile fertigen und neue Ideen schnell ausprobieren. Genau das ist für uns entscheidend.“

In zwei Minuten vom Instrumententeil zum Werkzeug

Die CTX 350 fertigt nicht nur Instrumentenbauteile. Musikhaus Beck stellt auch viele benötigte Werkzeuge selbst her, etwa Formen für die Herstellung von Schallstücken.

Da diese Werkzeuge größere Durchmesser haben, ergänzt ein Backenmodul aus dem Hainbuch System das Toplus mini. Es wird anstelle des Spannkopfes direkt in das vorhandene Spannfutter eingesetzt. Der Wechsel auf den größeren Spannbereich dauert etwa zwei Minuten, ein Ausrichten ist nicht erforderlich.

„Genau hier zeigt sich der Systemgedanke“, erklärt Fischer. „Das Grundspannmittel bleibt auf der Maschine. Statt das komplette Futter umzurüsten und neu auszurichten, wird nur die passende Adaption eingesetzt.“

Auch lange konische Dorne für die Rohrherstellung fertigt Musikhaus Beck selbst. Dabei wird die CTX 350 beinahe wie ein Langdrehautomat genutzt: Das Material läuft durch den Spannkopf und wird dort abgestützt. Die Gegenspindel zieht es in Z-Richtung aus dem Spannmittel heraus, während der Revolver in X-Richtung verfährt und die konische Kontur erzeugt.

Damit entstehen auf derselben Maschine nicht nur die Instrumentenbauteile, sondern auch die Werkzeuge zu deren Herstellung.

Handwerkskunst und moderne Fertigung unter einem Dach

Für Musikhaus Beck bedeutet die neue Fertigungslösung deshalb weit mehr als kürzere Maschinenzeiten. Einzelteile, Prototypen und Kleinserien lassen sich kurzfristig herstellen, neue Ideen direkt ausprobieren und weiterentwickeln.

Bei der Wahl seiner Partner setzt das Unternehmen zudem bewusst auf Anbieter aus der Region. Kurze Wege und eine direkte Betreuung waren auch bei der Entscheidung für Hainbuch wichtige Aspekte.

So treffen bei Musikhaus Beck traditionelle Handwerkskunst, die Erfahrung aktiver Musiker und moderne Fertigungstechnologie aufeinander. Und manchmal lässt sich Fortschritt ganz einfach messen: Ein Mundrohr, das früher 45 Minuten benötigte, ist heute nach rund 15 Minuten fertig.