Nach vier Jahren Corona-bedingter Pause hat die Paul Horn GmbH Kunden, Partner und Pressevertreter wieder zu den Horn Technologietagen eingeladen. Mehr als 3300 Gäste hatten ihr Kommen angekündigt, etwa die Hälfte reiste aus 37 Ländern an. Das übergreifende Thema der Hausausstellung des Präzisionswerkzeug-Herstellers lautete „Prozesse beherrschen“. Welche Vielfalt an Prozessen und Technologien die Tübinger beherrschen, erlebten die Besucher nicht nur beim Rundgang durch alle drei geöffneten Werke am Stammsitz, sondern auch in acht Fachvorträgen, die in Deutsch, Englisch, Französisch und teilweise auch in Italienisch angeboten wurden:
- Hipims – Quantensprung in der Beschichtung von Werkzeugen,
- Bleifrei – Messing und Stahl prozesssicher bearbeiten,
- Polygondrehen, High-Speed Wirbeln, Rotationsunrunddrehen – neue Verfahren am Beispiel Medizintechnik,
- Verzahnen weitergedacht – optimale Prozesse zur Zahnradbearbeitung,
- E-Mobilität – Werkzeuglösungen von Horn,
- Von der Anfrage bis zur Auslieferung in 7 Tagen – Werkzeuge zum Profilstechen und Profilstoßen in der vernetzten Fertigung,
- Drehen, fräsen, bohren – mit hochharten Schneidstoffen zum richtigen Ergebnis,
- Kompetenz Langdrehen – neue Werkzeuge und Prozesse.
Zerspan-Demonstrationen, 19 spannende Demoteile und die laufende Produktion gaben den Gästen einen tiefen Einblick in die Kompetenz von Horn.
Umsatz wieder auf Vor-Corona-Niveau
Das 1969 gegründete Familienunternehmen wird heute von den Geschäftsführern Markus Horn und Matthias Rommel geführt. Die Firmengruppe erwirtschaftete 2022 mit 1500 Mitarbeitern weltweit einen Umsatz von rund 300 Mio. Euro. „Damit sind wir wieder auf dem Vor-Corona-Niveau von 2018 und 2019“, sagte Markus Horn stolz. Rund 200 Mio. Euro trug der Heimatmarkt zu diesem Ergebnis bei. In Deutschland beschäftigt der Werkzeughersteller, der sich konsequent zum Standort Tübingen bekennt, 950 Mitarbeiter. Jährlich produziert Horn viele Millionen Schneidplatten – trotz einer durchschnittlichen Losgröße von 100 Stück mit einem Automatisierungsgrad von bis zu 97 %. Mit dem Greenline genannten Verfahren ist dabei eine Auslieferung von Sonderwerkzeugen innerhalb von fünf Arbeitstagen nach Zeichnungsfreigabe möglich.
Gebündelte Kompetenz für die Medizin
Zu den spannendsten Themen der Technologietage gehörten die Ergebnisse des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts ZykloMed. Die beteiligten Partner Index, Horn, Beutter Präzisions-Komponenten und wbk Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bündelten ihr Know-how in der Medizintechnik und entwickelten neue und moderne Fertigungsverfahren, um Implantate mit multifunktionalem sowie unrund-bionischem Design wirtschaftlich herzustellen. Hierbei lag der Fokus auf den drei Fertigungsverfahren Rotationsunrunddrehen, Polygondrehen und Dreh-Wirbelfräsen. Sie basieren alle auf dem gleichen kinematischen Prinzip mehrerer synchronisiert rotierender Achsen. Während das Grundprinzip altbekannt ist, ist die Anwendung auf unrunde und geschwungene Formen extrem anspruchsvoll. Gleichzeitig muss die praktische Umsetzung den hohen Qualitätsanforderungen der Medizintechnik genügen.
Die Projektpartner erforschten und entwickelten die neuartigen Fertigungsverfahren entlang der gesamten Prozess- und Lieferkette, von der Maschinen und Steuerungstechnik, über das Werkzeugdesign bis zum Prototypen- und Vorserienprozess. Die Fertigungsprozesse wurden aufbauend auf bekannten Verfahren mit gleichen mathematischen Grundlagen simuliert und ausgelegt, um die Anforderungen an Werkzeug und Maschine zu bestimmen. Die Versuche waren in Analogieversuche unter Laborbedingungen sowie Vorserienerprobungen in Labor- und anwendungsnahen Umgebungen gestaffelt. Dabei lag für die Entwicklung und Auslegung der einzelnen Prozesse sowohl die Maschinen- als auch die Werkzeugtechnik im Fokus der Ingenieure.
Rotierendes Werkzeug dreht unrund
Beim Rotationsunrunddrehen wird ein rotierendes unrundes Werkzeug unter Lagekopplung an einem rotierenden Werkstück entlanggeführt. Die Drehzahlen sind hierbei in ein bestimmtes Verhältnis zueinander gebracht. Die unrunde Form bildet sich dadurch innerhalb bestimmter Grenzen auf dem Bauteil ab. Das Verfahren bietet eine hochproduktive Fertigung von unrunden Außenkonturen. Durch das drehende Werkzeug verringert sich zudem die thermische Belastung der Werkzeugschneide, was für hohe Standzeiten sorgt. Das Verfahren ermöglicht zudem die Herstellung von konischen Profilübergängen.
Individuelle Werkzeuge fürs Polygondrehen
Das Polygondrehen ist ein Verfahren für die Herstellung von unrunden Außen- und Innenkonturen mit der Form einer Hypotrochoide. Ebenso wie das Rotationsunrunddrehen bietet der Prozess die Möglichkeit, unrunde Konturen auf Drehmaschinen herzustellen. Im Prozess stehen die parallelen Achsen des Werkstücks und des Werkzeugs um einen Achsabstand zueinander versetzt und sind unter Lagekopplung in ein bestimmtes Drehzahlverhältnis gebracht. Der Achsabstand, das Drehzahlverhältnis von Werkstück zu Werkzeug und der Flugkreis der Schneide definieren die Abmessung der Kontur. Ein Werkzeugsystem zum Polygondrehen ist individuell auf die jeweils herzustellende Kontur des Werkstücks abgestimmt.
Dreh-Wirbelfräsen ermöglicht Gewinde mit variabler Steigung
Das Dreh-Wirbelfräsen ist ein hochproduktiver Prozess für das Fertigen von Gewinden für Knochenschrauben. Dabei sind ein oder zwei Zirkularfräser in einem bestimmten Winkel gegenüber dem Werkstück angestellt. Die Drehrichtungen der Fräser und des Werkstücks können gleich oder entgegengesetzt sein. Das Drehzahlverhältnis des Werkstücks zu den beiden Fräsern hängt von der Anzahl der Gewindegänge und der Anzahl der Schneiden der Fräser ab. Durch Dreh-Wirbelfräsen lassen sich erstmals auch Gewinde mit echter variabler Steigung durch dynamische Änderung des Gewindeprofils wirtschaftlich herstellen.
Seriennahe Versuche erfolgreich
Mit erfolgreichen Versuchen im seriennahen Umfeld sind die Verbundpartner des Projektes ZykloMed dem Ziel des Forschungsvorhabens – der wirtschaftlichen Herstellung von Implantaten mit multifunktionalem sowie unrund bionischem Design ‐ einen großen Schritt näher gekommen. Die Ingenieure zeigten, dass moderne Implantate mit synchronisiert-zyklischen Fertigungsverfahren wirtschaftlich hergestellt werden können. Neben der Produktion neuer Bauteilgeometrien bieten die Prozesse auch Optimierungspotenzial fürs wirtschaftliche Fertigen bestehender Implantate, sowie Anwendungsmöglichkeiten über die Medizintechnik hinaus.
Polierte Spanflächen fürs System 409
Parallel zu den Tübinger Technologietagen fand in Stuttgart die Messe Moulding Expo statt. Dort präsentierte Horn unter anderem das patentierte Tangentialfrässystem M409 mit Wendeschneidplatten in rhombischer Form. Die präzisionsgeschliffenen Platten erreichen eine hohe Oberflächengüte am Nutgrund und an den Flanken. Positive Span- und Axialwinkel sowie eine Freiflächenfase sorgen für einen stabilen Keilwinkel und einen besonders ruhigen Fräsprozess. Das System gewährleistet auch bei angetriebenen Werkzeugrevolvern sowie auf leistungsschwächeren Maschinen ein hohes Zeitspanvolumen. Zusammen mit der inneren Kühlmittelzufuhr deckt das Frässystem ein breites Anwendungsspektrum ab und erhöht so die Leistung und Flexibilität.
Speziell für den Einsatz in Aluminiumlegierungen sowie fürs Fräsen von Kunststoffen bietet Horn die Wendeschneidplatten nun auch mit einer polierten Spanfläche lagerhaltig an. Um der Bildung von Aufbauschneiden entgegenzuwirken, sind die Spanflächen der vierschneidigen Schneidplatte poliert. In Verbindung mit der positiven Spanformgeometrie erzeugt die schleifscharfe Schneidkante einen weichen Schnitt und hohe Oberflächengüten. Die spezielle Schneidstoffsorte ist für den Einsatz für die Zerspanungshauptgruppe ISO N ausgelegt. Die Schneidplatten sind in allen Fräskörpervarianten verwendbar.
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