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Prototypen direkt im Büro fräsen und lasern

HSC-Fräsmaschine Wissner Gamma 202
Prototypen direkt im Büro fräsen und lasern

Das HSC-Zentrum Gamma 202 ist extrem kompakt und durch den modularen Aufbau individuell konfigurierbar. Hersteller Wissner hat es für Anwendungen im Formen- und Prototypenbau sowie der Medizintechnik konzipiert.

„Unsere Gamma 202 ist so kompakt, dass sie durch jede Normtüre passt“, sagt Rolf Wissner. „Sie lässt sich mit einem handelsüblichen Hubstapler überall hinfahren und minutenschnell aufstellen“, ergänzt der Geschäftsführer und Gründer der Rolf Wissner GmbH in Göttingen. Trotz seiner kompakten Abmessungen – die eigentliche Maschine ist 750 mm breit, 1242 mm tief und 1737 mm hoch – hat das kleine HSC-Fräszentrum einiges zu bieten. Je nach Bedarf des Kunden lässt es sich aus einem Modulbaukasten individuell konfigurieren. Die Optionsliste der im Standard 3-achsigen Maschine umfasst unter anderem Drehtische als vierte und Schwenkköpfe als fünfte Achse, diverse Spindelvarianten, eine Absaugeinrichtung, taktile als auch Laser-gestützte Systeme für die interne Werkzeugvermessung, verschiedene Werkzeugwechsler sowie Lasersysteme.

Gerade aus den wichtigsten Zielgruppen, dem Werkzeug- und Formenbau, der Prototypenfertigung und der Medizintechnik, hatten immer wieder Kunden eine solche Maschine gefordert. „In der Vergangenheit sind uns einige Aufträge verloren gegangen, weil unser nächst größeres Modell, die Gamma 303, nicht durch eine normale Türe passte, um sie in einem Versuchs- oder Laborumfeld aufzustellen“, begründet Wissner die Entscheidung, die kleine Gamma 202 zu entwickeln.
Alle erforderlichen Aggregate sind in der Maschine integriert. Lediglich das Steuerpult steht extra. Die rundum verglaste Schutzhaube erlaubt eine sehr gute Einsicht in den Arbeitsraum. „Das ist besonders beim Fertigen von Prototypteilen wichtig“, sagt Wissner. Aus diesem Grund legten die Entwickler auch großen Wert auf eine gute Beleuchtung des Arbeitsraums. Neben der Sicherheit bietet die Abdeckhaube noch einen weiteren Vorteil: „Sie isoliert Schall so gut, dass selbst in einer Büroumgebung – etwa im Entwicklungsbereich – die Bearbeitungsgeräusche nicht stören.“ Und bei aufgeklappter Haube ist der Arbeitsraum rundum zugänglich.
Bei einem Gewicht von 680 kg ist die FEM-optimierte Portalkonstruktion sehr steif. Das ermöglicht, die Maschine bei Bedarf einfach und schnell in einen anderen Bereich umzustellen oder sie ohne großen Aufwand zu einem Kongress oder einer Veranstaltung mitzunehmen. Der Grundkörper besteht aus geschweißten und verrippten Stahlelementen, die zur besseren Schwingungsdämpfung teilweise mit Mineralguss gefüllt sind. Bei der High-Performance-Ausführung hält ein temperiertes Liquid den Maschinenkorpus und wesentliche Elemente wie die Schlitten der X- und der Z-Achse in einem konstanten Temperaturbereich. Führungsseitig setzt Wissner auf üppig dimensionierte Lineareinheiten, die auch bei hochdynamischen Prozessen die nötige Steifigkeit bieten und für lange Wartungsintervalle und eine hohe Lebensdauer sorgen. Den Antrieb der Linearachsen übernehmen AC-Servomotoren. „Zusammen mit den volldigitalen Reglern sind sie absolut wartungsfrei und tragen so zu den günstigen Betriebskosten bei“, sagt Rolf Wissner. Kugelgewindetriebe bewegen die Linearachsen mechanisch. Die Vorspannung der Wälzlagerkugeln zum Mutterkäfig sorgt für Spielfreiheit. „Mit diesem Antriebskonzept erreichen wir auch extreme Beschleunigungen von über 2 g“, betont der Maschinenbauer. In den Drehachsen der Drehtische und Schwenkköpfe sowie der 5-Achsen-Köpfe kommen Torquemotoren zum Einsatz.
Obwohl der potenzielle Aufstellort auch hinsichtlich der Klimatisierung keine besonderen Anforderungen erfüllen muss, erreicht die Gamma 202 am Bauteil Genauigkeiten im Bereich von ± 10 µm. 3-achsig lassen sich Werkstücke der Größe 200 mm x 200 mm x 150 mm bearbeiten. Soll 5-achsig simultan gefräst werden, müssen die Teile in einen Kubus mit 70 mm Kantenlänge passen. Die bearbeitbaren Materialien reichen von Formenbaustählen und Titan über Kupfer und Grafit bis hin zu Keramik – grün oder gebrannt. Je nach Einsatzspektrum bieten die Göttinger verschiedene Spindeln bis hin zu einer 4-kW-Hochfrequenzspindel mit bis zu 60 000 min-1. Für Mikrobearbeitungen gibt´s sogar Systeme, die mit bis zu 160 000 min-1 rotieren.
Für Operationen, die spanend nicht sinnvoll oder wirtschaftlich machbar sind, bieten die Göttinger unterschiedliche Lasersysteme an – darunter CO2-Laser fürs Schneiden und Abtragen von Stählen und Kunststoffen, Diodenlaser fürs Beschriften und Markieren unterschiedlicher Materialien und neuerdings auch einen Ultrakurzpulslaser, dessen Einwirkzeit so kurz ist, dass keine thermischen Einflüsse auf das umgebende Material entstehen. Diese so genannte kalte Bearbeitung eignet sich deshalb besonders für empfindliche Werkstoffe und feine Strukturen.
Wo Stäube oder Gase entstehen – etwa beim Fräsen von Grafitelektroden –, erzeugt das optionale Absaugsystem Tornado einen Wirbel um den Fräser und zieht die Partikel so ab. Das System eignet sich auch fürs Bearbeiten von Freiformflächen mit angestellten Achsen. Weitere Vorteile: Bei verschiedenen Verfahren muss nicht umgerüstet werden, es geht kein Arbeitsraum verloren und die anfallenden Stäube werden sicher entsorgt.
Inzwischen sind 45 Einheiten der vor rund einem Jahr vorgestellten Anlage ausgeliefert. „Weil die Auftragslage im Werkzeugbau derzeit schwierig ist und die Betriebe nur zögerlich investieren, ging das Gros bislang in die Dentaltechnik und die Prototypenfertigung“, erzählt Rolf Wissner. Seit Herbst letzten Jahres ergänzen die 5-Achsen-Versionen und jetzt aktuell die Lasersysteme sowie die vollautomatische Be- und Entladung von Werkstücken das Modulsystem. Je nach Ausstattung muss ein Interessent zwischen 45000 und 120000 Euro für die Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschine investieren – ohne Laser. Wer den sechsstelligen Mehrpreis für letzteren nicht gleich ausgeben, sich die Option aber offen halten will, für den bieten die Göttinger einen Vorbereitungskit an, so dass sich der Laser später nachrüsten lässt.
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