Präzise und effizient in neue Märkte

Von unserem Redaktionsmitglied Haider Willrett haider.willrett@konradin.de

„Mit der Deco 8sp ist uns ein Quantensprung gelungen“, sagt Jens Küttner. „Mit ihr sind Bearbeitungen auf plus minus ein µ möglich. Bisher war eine Genauigkeit von plus minus drei bis vier µ schon gut“, ergänzt der Niederlassungsleiter der Tornos Technologies Deutschland GmbH in Pforzheim. Das klinge zwar nicht sehr viel, sei aber immerhin eine um den Faktor drei gesteigerte Präzision, die der neue Drehautomat prozesssicher erbringe. Und das zu einem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis.

Ursprünglich war die Deco 8sp als Einzweckmaschine fürs effiziente Fertigen von hochpräzisen Elektronikbauteilen konzipiert worden, etwa für die Achsen von Mini-Festplatten für mobile Geräte wie digitale MP3-Player. „Die überwiegend in Südostasien und China ansässigen Komponentenhersteller betreiben eine aktive Investitionspolitik, um der ständig steigenden Nachfrage gewachsen zu sein“, begründet der Deutschland-Chef des Maschinenbauers mit Stammsitz im Schweizerischen Moutier.

Das Potenzial des Drehautomaten zeigte ein Kunde mit einer Vorserien-Maschine auf. Er fertigte ein 4,2 mm langes und 1,5 mm durchmessendes Teil mit Absätzen, Nuten, Bohrung und Gewinde in 32 s. Bei einem Test über 1000 Teile lag die Toleranz konstant in einer Spanne von 2 µm. Bisher hatte es 70 s gedauert, dieses Teil auf einer 4-Achsen-Maschine und einer Nacharbeitsmaschine herzustellen.

Um auch andere Märkte abdecken zu können, wurde die Deco 8sp im Laufe ihrer Entwicklung immer flexibler. „Zunächst haben wir versucht, die Zahl der Schnittstellen zwischen Maschine und Werkzeug so gering wie möglich zu halten. Damit wollten wir die Gefahr von Spiel und damit von Genauigkeitsverlusten so klein wie möglich halten“, erläutert Küttner. Die ursprüngliche Einzweckmaschine sei deshalb so starr wie möglich gebaut worden. Im Lauf der Entwicklung erkannten die Ingenieure jedoch, dass diese Bauweise für ein breites Einsatzfeld nicht geeignet ist. Bereits zwischen dem ersten und dem fünften Prototyp seien zwei Evolutionsstufen eingeflossen. Weitere Verbesserungen resultierten aus den Erkenntnissen mit den fünf Vorserien-Maschinen, von denen vier bei ausgewählten Kunden im harten Fertigungseinsatz getestet wurden. „Auch das ist ein Novum. Ich kenne keinen anderen Fall, wo im Rahmen der Entwicklung bereits zehn Einheiten einer Werkzeugmaschine gebaut wurden.“

Eine Voraussetzung für die hohe Präzision der Maschine ist ihr steifer Aufbau. Sockel und Bett sind aus einem Guss. Der ebenfalls sehr steife Werkzeugaufbau sitzt direkt auf dem Maschinenbett. Haupt- und Gegenspindel haben mit einer Leistung von 3,7 kW genug Power, um die gängigen Werkstoffe zu zerspanen. Während die Spindeln mit bis zu 15 000 min-1 rotieren, erreichen die angetriebenen Werkzeuge bis zu 80 000 min-1. Die Spindel nimmt 8-mm-Rundmaterial auf. Werden die Stangen entsprechend vorbereitet, sind auch Durchmesser bis 10 mm möglich. Weitere Kennzeichen der kleinen Deco sind ihre kompakten Aufstellmaße – in Länge, Breite und Höhe misst sie 1442, 854 und 1667 mm – und ihre Benutzerfreundlichkeit. Die Zweikanalsteuerung der Baureihe 32i A stammt von Fanuc.

Zur höheren Flexibilität der Serien-Deco tragen unter anderem voreinstellbare Werkzeugsysteme und bessere und umfangreichere Einstellmöglichkeiten bei. Als Hauptzielgruppe nennt Küttner – neben der Elektronikbranche – die Automobil- und die Uhrenindustrie. In der Medizintechnik kann die Deco 8sp eine weitere Stärke ausspielen: „Mit ihr ist es möglich, in einem Arbeitsgang ohne Nacharbeit fast gratfrei zu drehen. Das geht auch bei Werkstücken, die an sich nicht hypergenau sein müssen, nur mit einer sehr präzisen Maschine.“ Bisher seien solche Bearbeitungen vielfach nicht prozesssicher möglich gewesen. Die Folge waren hohe Ausschussraten und erhebliche Kosten für die erforderliche 100%ige Qualitätskontrolle. Auch für Messgeräte- und Pneumatikkomponenten-Hersteller sowie andere Bereiche, in denen die Miniaturisierung fortschreitet, sei die Maschine interessant. Während die Präzisionsteilefertigung für Uhren zum Traditionsgeschäft von Tornos gehört, wollen die Schweizer im Elektronikbereich neue Märkte erschließen.

„Für rund 100 000 Euro erhält der Kunde eine flexible Produktionsmaschine mit gehobener Standardausstattung“, sagt Küttner. Dazu kommen 15 000 bis 20 000 Euro für einen Stangenlader. Ab einer Losgröße von 300 bis 1000 Teilen arbeitet die Deco 8sp bereits wirtschaftlich. Die Spanne ergibt sich je nach Art der Bearbeitung und der Ausstattung der Maschine. „Werden Teilefamilien produziert, rechnen sich durch die schnelle DIN-ISO-Programmierung auch kleinste Losgrößen“, ergänzt der Manager.

Die 8sp ist die erste Maschine der S-Line. Diese kostengünstige Baureihe ist unterhalb der bekannten A-Line von Tornos angesiedelt und für mittelkomplexe Teile geeignet. „Eigentlich ist die 8sp keine klassische Deco“, sagt Jens Küttner. Technologisch sei sie zwar ein Langdreher, die Werkstückspannung und -führung erfolge aber wie bei einem Kurzdreher ohne Führungsbuchse. „Das bringt Vorteile in der Präzision.“ Andererseits begrenzt es aber auch das Teilespektrum auf eine Drehlänge von maximal 17,5 mm. Theoretisch wären auch längere Spannungen möglich, dann sei jedoch die hohe Genauigkeit nicht mehr gegeben.

Erstmals gezeigt wurde die Deco 8sp anlässlich der Generalversammlung des Schweizer Maschinenbauers im April vergangenen Jahres in Moutier, erstmals öffentlich zu sehen war sie im September auf der Fertigungstechnikmesse Emo in Hannover, und die ersten Serienmaschinen werden jetzt im Januar ausgeliefert. „Zwischen 20 und 25 Einheiten sind bereits verkauft“, berichtet der Tornos-Chef. Wenn die Produktion voll läuft, streben die Schweizer ein Volumen von 70 bis 100 Maschinen des Typs pro Jahr an. Als Lieferzeit gibt Küttner acht bis zehn Wochen an. Im Lauf des Jahres soll der Langdreher Deco 7s folgen, der längere Teile auf bis zu ± 3 µm genau bearbeitet.

Ob der Tornos Deco 8sp hält, was der Hersteller verspricht, lesen Sie im Herbst in einer Anwenderreportage.

Vom Einzweckkonzept zur flexiblen Produktionsmaschine