Entgraten , WSE-Werkzeugsystem ,produktivitätssteigernde Anwendung ,Fertigung

Die Standzeit der Werkzeuge konnte WSE durch Einsatz der neue Auslenksysteme, Anpassung der Drehzahl und Optimierung der Schneidgeometrie am Werkzeug im Durchschnitt mehr als verdoppeln. Bild: WSEngineering

Aus wirtschaftlichen Betrachtungen, zur Qualitätsverbesserung und auch aus Sicherheitsgründen wird immer häufiger ein automatisierter Entgratungsprozess in die Fertigung integriert. Mit einer Druckluftspindel und einer variable Auslenkung ist es möglich, diese Aufgabe selbst bei komplexen Gussteilen, reibungslos und prozesssicher umzusetzen. WSEngineering hat eine patentierte Lösung, wenn es um die automatisierte Entgratung mittels Druckluftspindeln und Auslenksysteme geht. Durch die variablen Auslenkungen wird vermieden, dass es zu Kantenbeschädigungen am Bauteil kommt. Toleranzen werden ausgeglichen und eine zuverlässige Entfernung des Grats ermöglicht.

Am Beispiel einer komplexen Anwendung konnten hierbei die Standzeiten deutlich verlängert, Rüstzeiten reduzieret und die Oberflächenbeschaffenheit verbessert werden. Zudem sind die Systeme kostengünstiger als die bisher verwendeten Werkzeuge. Bei dem Bauteil handelt es sich um ein komplexes Gussteil. Die zu fertigen Stückzahlen liegen je nach Bauform bis zu 1.000.000 Stück/Jahr. Im Mehrschichtbetrieb laufen hierzu mehrere automatische Roboterzellen. Der spätere Einsatz der Bauteile befindet sich im unmittelbaren Motorbereich. Nur kleinste Ungenauigkeiten oder zurückgelassene Späne können zu fatalen Ausfällen führen. 

Gegenüber einer Elektrospindel liegt der Vorteil einer Druckluftspindel zum einen im deutlich geringeren Einkaufspreis und in günstigeren Reparaturkosten. Der entscheidende Faktor ist aber die flexible Auslenkeinheit, da eine Bearbeitung mit starrer Spindel gar nicht möglich wäre. Durch die gesteuerte Auslenkung werden Toleranzen am Bauteil und Ungenauigkeiten bei der Werkstückpositionierung ausgeglichen.

Mit dem Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) wurde das erfolgreiche Projekt gestartet, mit dem Inhalt einer Optimierung von (Kunststoff-) Lasersinterbauteilen bezüglich ihrer Qualitätsanforderungen, so dass die Nutzbarkeit im praktischen Einsatz in der Produktion garantiert und quantifiziert werden kann. Ziel war es unter anderem, die Ergebnisse auf ein reales Produkt wie die WSE Auslenkeinheiten zu übertragen und hier für den Einsatz in der Produktion den Herstellungsprozess deutlich zu verbessern.

Zur Überprüfung der Prozessfähigkeit wurde die Funktion und Haltbarkeit der Auslenksysteme im Dauerlauf über 1 Mio Ablaufzyklen getestet. Fazit der Dauerläufe sowie die Vielzahl an durchgeführten Versuchen im Rahmen dieses Projekts führen zu der Erkenntnis, dass die lasergesinterten Bauteile eine extrem hohe Qualität aufweisen und für den praktischen Einsatz absolut serientauglich sind.

Mittlerweile spricht man in der Praxis bei Lasersinterteilen, die als Produkt eingesetzt werden, auch von ‚Additiver Manufactoring’ - ein rasant wachsendes Fertigungsverfahren. Viele nationale und internationaler Kunden setzen die Produkte bereits in ihrer Fertigung ein. Nach der Guss- und der Schleifbearbeitung an den Planflächen, weisen diese Bauteile einen starken Grat auf. In komplett automatisierten Bearbeitungszellen wird das Bauteil mittels Roboter zu den stationären Spindeln für die unterschiedlichen Entgratprozesse geführt. Danach gehen die Gehäuse zur Qualitätskontrolle und weiter in den Montageprozess.

Die Standzeit der Werkzeuge konnte WSE durch Einsatz der neue Auslenksysteme, Anpassung der Drehzahl und Optimierung der Schneidgeometrie am Werkzeug im Durchschnitt mehr als verdoppeln. Die Werkzeugwechselzeiten konnten deutlich reduziert werden. Neben der höheren Ausbringungsmenge zählt natürlich auch das Qualitätsergebnis der Bauteile. Diese konnte sich laut Fertigungsleitung ebenfalls deutlich verbessern.

Eine weitere Innovation ist der Einsatz pneumatischer Zahnradmotoren anstelle der Lamellenmotoren in hochtourigen Druckluftspindeln. Der Vorteil liegt hier ganz klar auf den drehmomentstarken Antrieben kombiniert mit langer Standzeit und geringem Gewicht. Zudem laufen die Motoren ölfrei, so dass keine Schmierung über das Druckluftsystem notwendig ist. Sämtliche Zahnradmotoren können ebenfalls in den Auslenksystemen von WSE eingesetzt werden und überzeugten den Kunden durch sofort verfügbares Drehmoment und zuverlässigen Rundlauf.

Zusammenfassend heißt das, ein Entgraten ist mit dem Werkzeugsystem von WSE eine zuverlässige und produktivitätssteigernde Anwendung in der industriellen Fertigung. Werkstücke kommen so zuverlässig komplett entgratet aus der Maschine. Neben der Qualitätsverbesserung und der Platzeinsparung durch den Wegfall der Zwischenlagerung der gefertigten Teile lassen sich damit Durchlaufzeiten deutlich reduzieren, Prozesse vereinfachen und damit die Mitarbeiter entlasten. Sukzessive werden die neuen Systeme in die Fertigungszellen für unterschiedliche Entgratprozesse einfließen.