01.09.2018
Miniaturisierung in der Spanntechnik dank additiver Fertigung
Zahlreiche Branchen beschäftigen sich mit dem Thema der Miniaturisierung, so auch die zerspanende Fertigung. So ergibt sich die Anforderung an die Hersteller von Spannfuttern, diese immer kleiner, präziser und leistungsfähiger anzubieten. Traditionelle Produktionsverfahren geraten dabei an ihre Grenzen. Der Präzisionswerkzeughersteller MAPAL bietet innovative Hydrodehnspannfutter, die mittels selektiven Laserschmelzens additiv gefertigt sind. Sie werden höchsten Anfordrungen an Genauigkeit und Handling gerecht.
Innovativ ausgestaltete Hydrodehnspannfutter erfüllen höchste Ansprüche an Genauigkeit und Handling
Sei es in der Elektrotechnik, der Medizintechnik, im Luft- und Raumfahrtbereich, der Uhrenindustrie oder in der Robotik und im Maschinenbau: Unternehmen gestalten ihre Produkte immer kleiner, dabei aber smarter, bedienerfreundlicher und leistungsstärker. Das Unterbringen aller Leistungs- und Gestaltungsfeatures auf kleinerem Raum ist damit entscheidend. Denn nicht nur Handgelenke, Hosentaschen, Flugzeugkabinen oder menschliche Körper weisen einen begrenzten Platz auf, sondern auch die Produktionshallen von Unternehmen.
Die Prämissen resultieren in der Forderung, Miniaturisierung und gleichzeitig Produktivität auf engstem Raum sicherzustellen. Und diese Forderung überträgt sich auf die komplette Wertschöpfungskette. So müssen in der zerspanenden Bearbeitung sowohl das Werkzeug als auch die Spanntechnik für diesen Kleinstsektor immer mehr Funktionen auf kleinstem Raum erfüllen.
Die Prämissen resultieren in der Forderung, Miniaturisierung und gleichzeitig Produktivität auf engstem Raum sicherzustellen. Und diese Forderung überträgt sich auf die komplette Wertschöpfungskette. So müssen in der zerspanenden Bearbeitung sowohl das Werkzeug als auch die Spanntechnik für diesen Kleinstsektor immer mehr Funktionen auf kleinstem Raum erfüllen.
Forderung nach perfektem Rundlauf und optimaler Wuchtgüte
Spannfutter müssen Rundlaufgenauigkeiten nahe null gewährleisten, um Spanungsdicken im Bereich von wenigen Tausendstel Millimetern realisieren zu können. Denn nur so erreicht der Zerspaner gute Oberflächen bei höchsten Drehzahlen und gleichzeitig langer Standzeit der eingesetzten Werkzeuge. Jegliche Verschmutzung durch Mikropartikel ist prozesssicher auszuschließen. Die optimale Versorgung mit Kühlschmierstoff stellt die Anwender im Kleinstsektor ebenfalls vor besondere Herausforderungen. Zu viel Medium bedeutet aufwendiges Reinigen der bearbeiteten Bauteile, zu wenig oder keine Kühlung führt zu Qualitäts- und Produktivitätseinbußen. Ergänzt um die Forderung nach einem einfachen Handling, bringt die Kombination der Anforderungen die konventionelle Fertigung an ihre Grenzen.
„Je kleiner Werkzeug und Spannfutter sind, desto einfacher muss das Handling sein“, unterstreicht Jochen Schmidt, Produktmanager Spanntechnik bei MAPAL, die Bedeutung der Kundenforderung. „Denn jede Verkleinerung erschwert den Umgang mit externen Peripheriegeräten und macht die Handhabung umständlicher.“ Die Schrumpf- und Spannzangentechnologie zum Beispiel nehmen viel Zeit in Anspruch, bis die Werkzeuge einsatzbereit sind. Zudem summieren sich bei mehrteiligen Designs die einzelnen Abweichungen der Komponenten zu einer nicht unerheblichen Gesamtabweichung. Vorteile bietet die Hydrodehnspanntechologie.
„Je kleiner Werkzeug und Spannfutter sind, desto einfacher muss das Handling sein“, unterstreicht Jochen Schmidt, Produktmanager Spanntechnik bei MAPAL, die Bedeutung der Kundenforderung. „Denn jede Verkleinerung erschwert den Umgang mit externen Peripheriegeräten und macht die Handhabung umständlicher.“ Die Schrumpf- und Spannzangentechnologie zum Beispiel nehmen viel Zeit in Anspruch, bis die Werkzeuge einsatzbereit sind. Zudem summieren sich bei mehrteiligen Designs die einzelnen Abweichungen der Komponenten zu einer nicht unerheblichen Gesamtabweichung. Vorteile bietet die Hydrodehnspanntechologie.
Spannfutter ab Aufnahmedurchmesser 3 mm additiv gefertigt
„Bei MAPAL nutzen wir die additive Fertigung durch selektives Laserschmelzen in all unseren Produktbereichen“, sagt Jochen Schmidt. Und zwar immer dann, wenn additiv gefertigte Produkte einen klaren Mehrwert für den Kunden bieten. Das innovative Herstellungsverfahren ermöglicht es zum Beispiel, Hydrodehnspannfutter im Miniaturformat mit HSK-E 25 Aufnahme zu fertigen. Sie sind ab einem Aufnahmedurchmesser von 3 mm erhältlich und erfüllen alle oben genannten Anforderungen.
Kleinste Spannfutter mit besten Eigenschaften
Die additiv gefertigten Hydrodehnspannfutter stehen für beste Rundlaufgenauigkeiten. Das garantieren innovative Spannkammersysteme, die sich an den Werkzeugschaft anschmiegen. Schmutzrillen verdrängen Mikroschmutz. Innenliegende Wuchtgeometrien samt Stützstrukturen stellen die geforderte Wuchtgüte sicher und optimieren zusätzlich Gewicht und Festigkeit. „Insgesamt erreichen wir mit unseren Futtern im Kleinformat ein homogenes, spindelschonendes Beschleunigen und Abbremsen der Spannfutter-Werkzeug-Kombination“, betont Schmidt.
Die additive Fertigung ermöglicht es außerdem, die Hydrodehnspannfutter mit dezentralen Kühlmittelaustritten auszustatten. Diese Austritte sind über Parameter wie Kühlmitteldruck, Einstellmaß und Drehzahl so ausgestaltet, dass sie den Kühlschmierstoff gezielt an die Wirkstelle befördern. „Im besten Fall erreichen wir eine dosierte Verlustschmierung“, sagt Schmidt. „So kann der Kunde sogar auf eine anschließende Bauteilreinigung verzichten.“
Die additive Fertigung ermöglicht es außerdem, die Hydrodehnspannfutter mit dezentralen Kühlmittelaustritten auszustatten. Diese Austritte sind über Parameter wie Kühlmitteldruck, Einstellmaß und Drehzahl so ausgestaltet, dass sie den Kühlschmierstoff gezielt an die Wirkstelle befördern. „Im besten Fall erreichen wir eine dosierte Verlustschmierung“, sagt Schmidt. „So kann der Kunde sogar auf eine anschließende Bauteilreinigung verzichten.“
Einfachstes Handling ohne Peripheriegeräte
Die neuen Spannfutter im Kleinformat von MAPAL ermöglichen einfaches und schnelles Spannen der Werkzeuge. „Dabei sind weder Schulungen noch hohe Rüstkosten oder teure Peripheriegeräte notwendig, um sie einzusetzen“, verspricht der Produktmanager. Denn: Die Anwender betätigen die Hydrodehnspannfutter über eine einfache Schraube.
New possibilities – not only for tool clamping
The new small hydraulic chucks also open up new possibilities for workpiece clamping. For example, for clamping hip joint balls. Here the external hydraulic clamping technology is used. Specially shaped chip flutes inside the chuck and a special external geometry ensure that the balls are clamped very precisely and gently at the same time. In medical technology in particular, topics such as reproducible precision are of enormous importance. And this is ensured during machining thanks to the new chucks.
