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Vernetzen von Konstruktion und Produktion sichert Qualität

Werkzeugbau: Automatisiertes Bearbeitungs-Center für den Kleinteile-Spritzgieß-Formenbau
Vernetzen von Konstruktion und Produktion sichert Qualität

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Für den hauseigenen Werkzeugbau hat Toolcraft in eine automatisierte Fertigungszelle investiert. Der Mittelständler stellt hochpräzise Kleinteile für Hörgeräte her. Mit der neuen Anlage ist eine Produktion rund um die Uhr möglich und damit ein hoher Durchsatz bei kurzen Lieferzeiten.

Im Werkzeugbau bedeute ein automatisiertes System wie das bei Toolcraft installierte noch immer einen kleinen Quantensprung hin zum industrialisierten Prozess, sagt Klaus Dörr. „Das System ermöglicht einen schnellen Teilefluss innerhalb der jeweiligen Bearbeitungsschritte. Im Ergebnis bedeutet das kürzere Durchlaufzeiten und weniger Handarbeit beim Zuführen und Rüsten“, ergänzt der Betriebsleiter, der bei der MBFZ Toolcraft GmbH in Georgensgmünd für die Bereiche Werkzeugbau und Spritzgießen verantwortlich ist. Die Konstruktion sei mit der Fertigung vernetzt, so dass der Konstrukteur direkt bis in den Messraum seine Maße am Bauteil überprüfen kann. „So können wir Techniken und Methoden gezielt einsetzen, um unseren Qualitätsanspruch im Auftrag unserer Kunden zu verwirklichen.“

Toolcraft ist als Präzisionsanbieter von polymeren Kleinteilen in der Hörgerätebranche ein wichtiger Partner der Industrie. Um den hohen Ansprüchen der Kunden gerecht zu werden, setzen die Franken auf einen hochwertigen Werkzeugbau als Basis sowie auf eine hohe Fertigungskompetenz in der Spritzerei. „Beides aus einer Hand zu bekommen, ist für unsere Kunden attraktiv“, sagt Betriebsleiter Dörr.
Das geforderte Qualitätsniveau stelle hohe Ansprüche an die Maschinentechnik und die Prozesse. Toolcraft setze deshalb in allen Unternehmensbereichen auf modernste Anlagen und Abläufe. Das bedeute zwar eine hohe Investitionsquote, sorge aber auch dafür, dass das Unternehmen für künftige Aufgaben gut aufgestellt ist. Dieser Philosophie folgend, nahm der Werkzeugbau des mittelständischen Unternehmens Anfang 2013 ein neues Bearbeitungs-Center in Betrieb. Die Anlage besteht aus
  • einer 5-Achsen-Fräsmaschine Exeron HSC 600 mit Awex 50/5-Wechsler,
  • einer 3-Achsen-Fräsmaschine Exeron HSC 300 mit Awex 50/5-Wechsler sowie
  • der Erodiermaschine Exeron EDM 313 mit Awex 50/5-Wechsler,
  • zwei Erodiermaschinen Exeron EDM 312 mit Erowa ERM-Roboter und
  • einer Erodiermaschine Exeron EDM 310.
Außerdem sind im Messbereich zwei Zeiss Contura 3D-Koordinaten-Messmaschinen im Einsatz, welche die Messdaten direkt aus der Konstruktion beziehen. Die Reinigung der Paletten erfolgt durch eine Robospa-Anlage von Erowa. Diese aus Einzelanlagen bestehende, ausgeklügelte Produktionskette befindet sich in einem klimatisierten Umfeld. Der Clou der Anlage ist die automatische Steuerung aller Werkzeugteile und Elektroden auf einem UPC-Palettensystem, basierend auf der Automatisierungs-Software Certa. Alle erforderlichen Daten kommen direkt an den CNC-Anlagen an.
Laut Klaus Dörr ermöglicht das Center einen automatisierten Werkzeugbau auf dem neuesten Stand der Technik. Der Teilefluss kann zentral gesteuert werden. Das ermöglicht, bei Bedarf rund um die Uhr zu produzieren, bei hohem Durchsatz und kurzen Lieferzeiten. Das Investitionsvolumen des neuen Fertigungskonzepts betrug rund 1,5 Mio. Euro. Neben dem zeitnahen Teilestrom ist vor allem auch die Einbindung der Werkzeugkonstruktion in die Fertigung ein entscheidender Vorteil. So können die Konstrukteure Messpunkte und Toleranzen direkt an die Messeinrichtungen von Zeiss senden.
Durch das Vernetzen von Konstruktion und Fertigung lässt sich die Qualität kontinuierlich überwachen. Der automatisierte Werkzeugbau gewährleistet ein hohes technisches Niveau, bei großen Durchsätzen und deutlich verringerter Handarbeit.
Der Geschäftsbereich Formenbau und Spritzgießen von Toolcraft hat seine Wurzeln in der Modelleisenbahnfertigung. Miniaturen dieses Bereiches stellten damals bereits höchste Ansprüche an Detailtreue und Fertigungswissen. Nachdem diese Industrie aus Deutschland abgewandert war, wandte sich Toolcraft den Herstellern von Hörgeräten zu, um diese mit kompletten Baugruppen zu beliefern. Inzwischen zählen alle namhaften Hersteller in Europa, Amerika und Asien zum Kundenkreis. „Die winzigen Bauteile stellen sehr hohe Ansprüche an den Werkzeugbau, aber auch an Fertigung und Montage“, sagt Dörr. Neben der hohen Präzision der Teile hat die Passgenauigkeit der Hörgerät-Komponenten einen hohen Stellenwert. So fordern die Kunden Spaltmaße von 10 bis 20 μm. Dieser Wert wird in vielen anderen Branchen längst nicht so gering ausgelegt.
Auch spritztechnisch sind die Teile sehr bemerkenswert. Ein besonderes Thema ist daher der Verzug im Werkstück. Um diesen so gering wie möglich zu halten, setzt Toolcraft auf konturnahe Kühlung im Werkzeug. An den relevanten Stellen der Form sei dies ein sehr effektives Mittel. Um die entsprechenden Kanäle zu erzeugen, werden die Stärken des klassischen Werkzeugbaus mit der generativen Fertigung mittels Laserschmelzen von Metallen kombiniert. Die entstehenden Lösungen überzeugen fertigungstechnisch. Klaus Dörr betont: „Klar ist aber auch, dass solche Teile eher nach Präzision, als nach möglichst geringen Zyklusgeschwindigkeiten verlangen.“ Zum Spektrum der Spritzgießfertigung zählen neben Montagen auch Insert-Technologien, Mehrkomponenten-Spritzgießen und das Veredeln der Teile.
Das Schussgewicht der kleinen Hörgeräteteile bewegt sich zwischen 0,01 und 5 g. Zudem kommen sehr unterschiedliche Werkstoffe bis hin zu Hochleistungsmaterialien zum Einsatz. „Hier zählt die längjährige Erfahrung unserer Mitarbeiter sowohl in der Konstruktion als auch in der Fertigung ganz besonders“, betont Dörr. „Deshalb ist für uns der Mensch sehr wichtig.“ Und deshalb werde das Wissen und Know-how der Mitarbeiter durch Aus- und Weiterbildung konsequent gestärkt. „Wir erhöhen unsere Ausbildungsquote weiter, um die Qualifikation der Mitarbeiter gezielt auszubauen“, sagt Dörr. Erfreulich sei in diesem Zusammenhang auch, „dass wir strukturell eine sehr gewachsene Mischung von jungen und älteren Mitarbeitern haben. So ergibt sich eine Balance von Erfahrungen und der Energie der Jugend“. Qualität, Termintreue und Zuverlässigkeit sind für die ganze Mannschaft Anspruch der täglichen Arbeit.
Um Komplettlösungen im Rahmen der Präzisionsstrategie anbieten zu können, verfügt Toolcraft neben dem Bereich Formenbau mit insgesamt 18 Maschinen und 70 Mitarbeitern über eine Kleinteilespritzerei mit 20 Spritzgießmaschinen und 30 Mitarbeitern. Zudem stehen separat Maschinen für Einfahr- und Serienanlauf zur Verfügung.
Guido Radig Fachjournalist in Bergkirchen
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