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HSC-Fräsen mit Rennstrategie

Bearbeitungszentren: Zerspanen im Hochtechnologiesegment für den Erfolg auf der Rennstrecke
HSC-Fräsen mit Rennstrategie

Wurzeln im Rallyesport, ein großes Kapitel in der Formel 1 und Erfolge bei Langstrecken-Rennen in Le Mans oder Spa – Toyota ist seit 30 Jahren eine feste Größe des Motorsports. Beim Bau der Rennwagen im Kölner Werk der Toyota Motorsport GmbH (TMG) hat die innovative CNC-Fertigung großen Anteil. Maschinen von DMG Mori spielen dabei eine zentrale Rolle.

Unterschiedlicher könnten die Motorsportwelten nicht sein: Während Toyota seiner deutschen Tochter in der Formel 1 feste Budgets zur Verfügung gestellt hat, arbeitet die Toyota Motorsport GmbH in Köln nach dem Ausstieg aus der Königsklasse seit 2010 als komplett eigenständig wirtschaftendes Unternehmen – ein Wandel also vom Work Center zum Profit Center. „Die Herausforderungen haben sich geändert. Das Ziel besteht heute darin, unsere Kapazitäten bestmöglich auszuschöpfen, um in einem gesunden Maße zu wachsen“, erklärt Andreas Schambach, Senior Manager Production & PQA bei TMG. Die Herangehensweise funktioniert. Der Kundenkreis wächst stetig. Neben der Arbeit am TS030 Hybrid, dem aktuellen Le Mans-Prototypen, beliefert TMG zahlreiche andere Kunden, die von der Fertigungskompetenz der Rennsportexperten profitieren wollen.

Abgesehen von der veränderten wirtschaftlichen Ausrichtung ist jedoch alles beim Alten: TMG arbeitet nach wie vor auf dem hohen technologischen Niveau, für das der Motorsport bekannt ist. „Vergleichbar sind die Anforderungen eigentlich nur noch mit der Luftfahrttechnik“, weiß Andreas Schambach. Er hat beide Branchen kennengelernt und benennt die Gemeinsamkeiten: „Wir verwenden dieselben Werkstoffe, also viel Aluminium, Titan sowie Kohlefasern, und haben ähnliche Qualitätsstandards.“ Schließlich hätten auch im Motorsport Sicherheit und Zuverlässigkeit oberstes Gebot. Es wundert demnach nicht, dass TMG seinen Kundenkreis in Zukunft auch mit Auftraggebern aus der Luftfahrtindustrie erweitern wird.
Zum gesunden Wachstum eines Unternehmens gehören auch regelmäßige Investitionen in die Zukunft – sowohl auf Personalebene als auch in der Produktion. Für beide Bereiche gelten hohe Anforderungen. Andreas Schambach dazu: „Unsere Ingenieure und Techniker sind bestens ausgebildet, damit sie das Optimum aus den Fertigungstechnologien herausholen können. Nur so werden wir unseren eigenen Ansprüchen wie denen unserer Kunden gerecht.“ Die Maßstäbe setze Toyota Motorsport mit den selbst entwickelten Fahrzeugen: „Jeder Rennerfolg bestätigt am Ende unsere Arbeit.“
Angesichts der vollständigen Fahrzeugentwicklung versteht sich das enorme Werkstückspektrum in der Fertigung von selbst. Zu den eigentlichen Komponenten des Autos, beispielsweise Struktur- oder Motorenbauteile, kommen außerdem Modelle für aerodynamische Tests im Windkanal oder Formen, die im Bau der Kohlefaserkarosserie notwendig sind. TMG bedient sich dabei aller gängigen und innovativen Zerspanungstechnologien: 5-Achsen-Simultan-Fräsen aus dem Vollen, High Speed Cutting für optimale Oberflächen und Werkzeugmaschinen mit Lineardirektantrieben für absolute Präzision prägen das Bild in der Werkshalle. Palettenwechselsysteme unterstreichen darüber hinaus die produktive Ausrichtung in der Zerspanung.
Steuerungsseitig präferiert TMG bei fast allen Werkzeugmaschinen – allein 13 Modelle der Bielefelder DMG Mori Seiki AG sind in Gebrauch – Lösungen der Heidenhain GmbH, Traunreut. Mit den vergangenen Anschaffungen wurde dabei der Umstieg von MillPlus auf die TNC-Steuerungen vollzogen. „Eine aktuelle Steuerung ist Teil einer einwandfreien Schnittstellenabstimmung mit Maschinenhersteller und Programmiersystem“, begründet Marcel Voigt, Manager CNC Production & Programming, die Aufrüstung. Man sei auf diese Weise wesentlich flexibler und müsse keine Sonderlösungen ausarbeiten. Eins der jüngeren Beispiele für eine Investition in die Zukunft ist das Präzisions-Fräszentrum HSC 75 linear mit iTNC 530. Die HSC-Bearbeitung war für den Wirtschaftsingenieur ein notwendiger Schritt, um die hohen Werkstückanforderungen zu erfüllen: „Ohne diese Technologie ist es erforderlich, Aerodynamik-Teile zu polieren, um die gewünschte Oberflächengüte zu erreichen. Das wiederum verändert ab einem gewissen Grad auch die Form und verfälscht so die Ergebnisse im Windkanal.“ Mit Hilfe der HSC-Technologie – die Spindeldrehzahl beträgt hier bis zu 30 000 min-1 – könne man die gewünschte Form ohne Umwege mit der notwendigen Oberflächengüte fertigen.
Einen entscheidenden Anteil am überzeugenden Ergebnis des High Speed Cuttings hat die Steuerung von Heidenhain. Sie bestimmt – ähnlich wie bei einem Autorennen – die optimale Strategie für die jeweilige Bearbeitung. Hierbei bedient sich die iTNC 530 der aus dem Programmiersystem bereitgestellten Daten, ohne diese rechnerisch zu verfälschen. Stattdessen verfährt die Steuerung im Rahmen eines eingestellten Toleranzbereiches. Kurz gesagt: je größer die Toleranz, desto schneller die Bearbeitung. „Wie auf der Rennstrecke können enge Kurven nicht so schnell durchfahren werden wie lang gezogene Kurven“, zieht Marcel Voigt einen naheliegenden Vergleich. Die Steuerung müsse dort stärker abbremsen und entsprechend schneller wieder hinaus beschleunigen. Im sogenannten Zyklus 32 lassen sich die Faktoren Genauigkeit, Oberflächengüte und Geschwindigkeit sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten individuell anpassen. Ein spezieller HSC-Filter gewährleistet hierbei in Abhängigkeit von der jeweils voreingestellten Toleranz, dass der Geschwindigkeitsvorteil der Technologie bestmöglich ausgenutzt wird. „Bei kreisförmigen Bahnen wird der Vorteil besonders deutlich“, ergänzt Marcel Voigt mit Verweis auf die vielen Freiformflächen, die in der 5-Achsen-Simultanbearbeitung zum täglichen Geschäft gehören.
Was beide TMG-Mitarbeiter an Heidenhain schätzen, ist die Fähigkeit des Herstellers, seine Steuerungen individuell auf jede Maschine abzustimmen. Auch das lässt einen Vergleich zum Motorsport zu, wo die Wagen ebenfalls unterschiedliche Setups bekommen. Andreas Schambach denkt an das Beispiel der Direktantriebstechnik an Werkzeugmaschinen: „Die Bearbeitung ist sehr dynamisch und insbesondere mit der Längenmesstechnik arbeitet die iTNC – Stichwort Präzision – perfekt zusammen.“
Die langjährige Erfahrung im Motorsport lässt es nicht anders zu: Das hohe Niveau in der Fertigung zieht sich durch alle Bereiche bei TMG. Gerade heute, nach dem Wandel zum Profit Center, profitieren das Unternehmen und seine Kunden von diesem hohen Anspruch auf ganzer Ebene. „Wir sind in der Vergangenheit mit der Zeit gegangen und bleiben auch künftig am Ball, um mit unseren Leistungen und Produkten langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben – in der Wirtschaft und auf der Rennstrecke.“
Ralph Schiffler Fachjournalist in Köln, für DMG Mori

Präzisionszentrum HSC 75 linear

In Kürze

  • Linearantriebe in allen Achsen mit 90 m/min Eilgang
  • 60 Monate Gewährleistung
  • Thermosymmetrische Portalbauweise für höchste Langzeitgenauigkeit
  • 5-Achsen-Version mit Direktantrieb im Spindelkopf und NC-Rundtisch (Option)
  • 18 000er-Motorspindel im Standard (Option: 28 000 oder 42 000 min-1)
  • Magazine für bis zu 180 Werkzeuge
Über die HSC-Technik von DMG Mori können sich Interessenten vom 18. bis 22. Februar anlässlich der traditionellen Hausausstellung des Maschinenbauers im Werk Pfronten informieren.
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