Welt der Fertigung
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Massive Steigerung der Wirtschaftlichkeit

Hydrostatik, der Garant für lebenslange Präzision

Mit dem Bearbeitungszentrum ›Pyramid Nano‹ von Kern erzielt die PKT Präzisionskunststofftechnik Bürtlmair GmbH drastische Verbesserungen. Im Werkzeugbau fallen Prozessschritte weg, der Aufwand für die Nachbearbeitung sank um 90 Prozent, die Werkzeugstandzeiten vervielfachten sich. Und Dank der verschleißfreien hydrostatischen Antriebe und Führungen arbeitet die Anlage auch nach zehn Jahren „im Span“ noch mit ± 1 µm Präzision – wie am ersten Tag.


Der Firmenname ist Programm: Mit ihren hochgenauen Spritzgussteilen hat sich die PKT Präzisionskunststofftechnik Bürtlmair GmbH vor allem bei Kunden in Österreich einen hervorragenden Ruf erworben. Die Fokussierung des Unternehmens aus Kremsmünster auf Kunden im Heimatland ist der zweiten großen Stärke geschuldet: „Wir arbeiten sehr kundenorientiert, und wenn Beratungsbedarf entsteht, möchte ich schnell beim Kunden vor Ort sein“, erläutert Michael Bürtlmair, der das Unternehmen mit zwölf Mitarbeitern als Geschäftsführer leitet.

Um die Präzisionsanforderungen der Kunden zu attraktiven Preisen erfüllen zu können, setzt PKT seit zehn Jahren das CNC-Bearbeitungszentrum KERN Pyramid Nano ein, das der oberbayerische Werkzeugmaschinenhersteller KERN Microtechnik GmbH speziell für die Ultrapräzisionsfertigung im industriellen Einsatz entwickelt hat. Hermann Bürtlmair, Werkzeugbautechniker, Firmengründer und Vater des jetzigen Geschäftsführers, kaufte 2007 eine der ersten KERN Pyramid Nano. Damals war er sofort begeistert von der Präzision, die unter anderem durch die hydrostatischen Antriebe und Führungen ermöglicht wird. Sein Sohn Michael, ebenfalls Werkzeugbautechniker, der von Beginn an auf der Maschine Werkzeuge fräst, sagt jetzt: „Die Pyramid Nano arbeitet heute noch genauso präzise wie am ersten Tag.“

Dass PKT als Spritzgusshersteller mit zwölf Mitarbeitern sich einen eigenen Werkzeugbau leistet, liegt an den Anforderungen der Endprodukte. Denn zum einen bringt PKT mit eigenen Konstrukteuren viel Know-how in das fertigungsgerechte Design der Teile ein, damit sie überhaupt in der gewünschten Präzision und wirtschaftlich hergestellt werden können. Dieses Know-how will geschützt sein. Zum anderen möchte Bürtlmair den Werkzeugbau nicht aus der Hand geben, weil die Werkzeuge entscheidend für das Endprodukt sind und oft Genauigkeiten von +/- 1 µm sowie höchste Oberflächenqualitäten aufweisen müssen.

Als Hermann Bürtlmair 2007 entschied, die KERN Pyramid Nano zu kaufen, hatte er sofort die Zustimmung und volle Unterstützung seines Sohnes. Michael Bürtlmair, der damals nach seiner Ausbildung zum Werkzeugbautechniker in einem anderen Unternehmen tätig war, erinnert sich: „Ich weiß noch genau, dass ich gesagt habe, wenn er diese Maschine kauft, komme ich sofort.“ Und so kam es. „Da ich ein leidenschaftlicher Fräser bin, hat mich die Hydrostatik sofort begeistert“, erläutert der jetzige Geschäftsführer.

Bei den PKT-Produkten kommt Bürtlmairs Begeisterung für maximale Präzision voll zum Tragen. Die meisten Produkte fertigt das Unternehmen für die Brillenindustrie, beispielsweise Bügel, bei denen die Trennkanten nicht sichtbar sein dürfen, damit die Teile ohne weitere Bearbeitung mit perfekten Oberflächen quasi versandfertig aus dem Werkzeug fallen. Weitere Kundenbranchen sind die Medizintechnik, Motoren- und Fahrzeugindustrie, Anlagenbau und Elektronik sowie Freizeit und Sport. Gefertigt werden die einzelnen Teile – meist aus Polyamid – in Stückzahlen zwischen 10.000 und mehreren Millionen pro Jahr.

Eine der ersten Verbesserungen, die PKT mit Hilfe der KERN Pyramid Nano erzielte, war eine enorme Verkürzung der Durchlaufzeiten. Zuvor wurden die Formeinsätze (etwa für Brillenteile) erst gefräst, danach erodiert und schließlich poliert. Das Erodieren war nötig, weil mit den zuvor eingesetzten Fräsmaschinen nur Fräser mit Durchmessern von 0,4 mm aufwärts eingesetzt werden konnten. Kleinere Fräser hielten dem Fräsprozess nicht stand.

Komplettbearbeitung in einer einzigen Aufspannung

Mit der KERN Pyramid Nano dagegen werden praktisch alle Arbeitsschritte in einer einzigen Aufspannung erledigt. Erodieren ist im Normalfall überflüssig, weil nun Fräser mit Durchmessern bis hinunter zu 0,1 mm verwendet werden können. Auch das ist der hydrostatischen Lagerung zu verdanken, die für eine extrem ruhige, gleichmäßige und gedämpfte Bewegung der Werkzeuge sorgt. Das schont die Bearbeitungswerkzeuge, erlaubt dennoch hohe Vorschübe und sorgt für besonders hohe Oberflächenqualitäten. „Die Polierzeiten konnten wir teilweise von Tagen auf Stunden reduzieren. Heute dient das Polieren nur noch dem Oberflächenfinish, um Hochglanz zu erreichen“, berichtet Bürtlmair. Unterm Strich sanken die Polierzeiten um 90 Prozent.

Letztlich sorgt die Komplettbearbeitung in einer Aufspannung auch für eine Erhöhung der Genauigkeit, da jede Umspannung, jeder zusätzliche Bearbeitungsprozess zumindest kleine Präzisionsverluste mit sich bringt. Dieser Aspekt ist für PKT bedeutsam, weil bei einigen der Endprodukte nur Abweichungen von +/-10 µm zulässig sind. Dafür müssen die Werkzeuge auf +/-1 µm exakt gefertigt werden. Diesen Wert hält die KERN Pyramid Nano zuverlässig ein, wozu nicht zuletzt die hydrostatischen Antriebe und Achsführungen beitragen, die mit einer Positionsstreubreite von 300 Nanometer arbeiten.

Besonders wichtig: Diese Präzision ist von Dauer – über Fräsvorgänge von 36 oder 48 Stunden hinweg und das über viele Jahre. Auch dafür sind die hydrostatischen Führungen und Antriebe von Bedeutung, da sie keinem mechanischen Verschleiß unterliegen. Darüber hinaus ist es entscheidend, dass ein ausgeklügeltes Temperaturmanagement alle wichtigen Maschinenbereiche auf einer konstanten Temperatur hält, und zwar im Bereich von gerade mal ± 0,1 Grad Celsius. Ohne diese Temperierung könnte es durch externe Wärmeeinträge, die bei der Bearbeitung oder durch Schwankungen der Außentemperatur entstehen, zu unkontrollierten Ausdehnungen der Werkstücke oder der Maschinenelemente kommen und in der Folge zu Ungenauigkeiten am Werkstück.

Solche Fehler kann sich Michael Bürtlmair nicht leisten. Konstante Präzision ist für ihn umso wichtiger, je mehr Zeit die Bearbeitung eines Werkzeugs in Anspruch nimmt. Denn so manche Fräsbearbeitung dauert bei PKT ein bis zwei Tage. Würde dann ein Werkstück entstehen, das nicht exakt passt, ist langwierige Nacharbeit nötig oder es ist im schlechtesten Fall sogar komplett unbrauchbar. Als Bürtlmair noch keine KERN-Maschine hatte, musste er während langer Fräsbearbeitungen immer wieder den Nullpunkt kontrollieren und nachjustieren. „Bei der Pyramid Nano ist das nicht nötig, denn hier kann ich mir sicher sein, dass das Werkstück genauso von der Maschine kommt, wie ich es programmiert habe“, betont Bürtlmair.

Erreicht haben die Entwickler von KERN diese Leistungsfähigkeit durch nicht weniger als fünf Kühlkreisläufe, erläutert KERN-Vertriebstechniker Stephan Zeller, der früher selbst in der Maschinenentwicklung und der Fertigung bei KERN tätig war. Temperiert werden alle wärmeeinbringenden Komponenten wie beispielsweise Frässpindel, Hydraulik und das Kühlschmiermittel.

Die KERN Pyramid Nano hat PKT Bürtlmair auch geholfen, die Werkzeugkosten auf einen Bruchteil zu reduzieren. Denn die exzellente Dämpfung der hydrostatischen Führungen minimiert den Verschleiß der Fräswerkzeuge drastisch. „Auf der Pyramid Nano haben sich die Werkzeugstandzeiten vervielfacht“, bestätigt der PKT-Geschäftsführer.

Um die Werkzeugkosten noch weiter zu optimieren nutzt er noch eine von KERN entwickelte Technologie: den Mikrowerkzeuginspektor „KERN µ-view“. Er erlaubt es, jedes Werkzeug mit 40- bis 450-facher Vergrößerung auf einem Bildschirm zu inspizieren und sofort zu erkennen, ob und wofür es noch einsetzbar ist. Dass Werkzeuge sicherheitshalber weggeworfen werden, weil man nicht weiß, ob sie noch intakt sind, gehört damit der Vergangenheit an. Erkennbar angegriffene Werkzeuge lassen sich mitunter noch zum Schruppen verwenden, bis sie endgültig unbrauchbar sind. Darüber hinaus kann der „KERN µ-view“ auch bei der Eingangskontrolle der Werkzeuge gute Dienste leisten. Denn selbst neu gelieferte Fräser sind laut Michael Bürtlmair leider nicht immer einwandfrei.

 

Mehr Informationen zur Kern Microtechnik GmbH:

Kontakt  Herstellerinfo 
KERN Microtechnik GmbH
Olympiastraße 2
82438 Eschenlohe
Tel.: +49 (0) 88 24 / 91 01-0
Fax: +49 (0) 88 24 / 91 01-1 24
E-Mail: kern@microtechnik.com
www.kern-microtechnic.com
 

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