PowRgrip: «Ein massiv unterschätztes Spannsystem»
Die 40 Mitarbeiter starke Wefag Maschinenbau AG in Fällanden ist seit Jahrzehnten fokussiert auf die Hydraulik- und Pneumatikfertigung. In den letzten Jahren sind zunehmend Bauteile für die Vakuumtechnologie (Halbleiterindustrie) hinzugekommen. Neu setzt das Unternehmen auf das Schweizer Werkzeugspannsystem «PowRgrip» (CH-Vertrieb: Vischer und Bolli AG), mit dem die Fertigungsprozesse erheblich optimiert werden konnten.
In den letzten zwei Jahren ist die Wefag Maschinenbau AG überproportional gewachsen. Ein Grund dafür ist die starke Nachfrage nach Anlagen für die Herstellung von Halbleiterkomponenten in Asien. Dieser Highend-Sektor ist seit wenigen Jahren eines der Kompetenzfelder der Wefag.
Traditionell verfügt die Wefag über jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Fertigung von Hydraulik- und Pneumatik-Komponenten, die zerspanungstechnisch sehr anspruchsvoll sind. 80 Prozent aller Komponenten werden aus Aluminium gefertigt, darüber hinaus kommen Buntmetalle, Chromstahl bis hin zu Hastelloy zum Einsatz.
Die Bauteilgrössen bewegen sich in einem Spektrum von wenigen Millimeter bis hin zu 800 mm Kantenlänge. Beim Fräsen werden typischerweise 10 bis 400 mm grosse Bauteile in Serie gefertigt. Im Bereich Dreh-Fräsen ist die Fertigung zu 100 % über Stangenlader und Teilehandling voll automatisiert.
Damian Hediger (Geschäftsführer, Wefag Maschinenbau AG): «Hydraulik und Pneumatik sind die Wurzeln unseres Unternehmens, wir arbeiten seit Jahrzehnten als Technologiepartner mit Pneumatik- und Hydraulik-OEM zusammen. Im Rahmen dieser langjährigen Zusammenarbeit wurde in Fällanden ein kompaktes Drossel-Rückschlagventil entwickelt, welches heute Bestandteil eines jeden Pneumatiksystems ist.»
Neben einem starken Binnenmarkt exportiert die Wefag u.a. nach Deutschland, Frankreich, Ungarn und Asien.
Im Bild (vlnr.): Fabian Wettstein (GL, Vischer & Bolli), Damian Hediger (GF, Wefag) und André Braun (Technischer Verkaufsberater Aussendienst, Vischer & Bolli). Im Hintergrund die neue OKK-Fertigungsinsel, die die Evaluationsphase des neuen Werkzeug-Spannsystems «PowRgrip» eingeläutet hat.
Blick auf die Werkzeug-Spindel-PowRgrip-Schnittstelle, die letztlich Drehzahl und Drehmoment in Höchstpräzision auf das Werkzeug übertragen muss.
Kleinste Bauteile mit grössten Problemen: Bei diesem Bauteil hat sich das PowRgrip-Spannsystem als der perfekte Problemlöser herausgestellt.
Typische Alu-Komponenten aus dem Hydraulik- und Pneumatik-Bereich, die neu auf der OKK-Fertigungsinsel mit PowRgrip-System in hoher Präzision und in Serien mannlos gefertigt werden.
Das Handling des PowRgrip-Systems ist sehr einfach und absolut prozesssicher.
Ausschnitt aus dem Teilespektrum der Wefag Maschinenbau AG. Heute werden neben Pneumatik- und Hydraulikteilen auch verstärkt Komponenten für die Vakuumtechnik produziert und weltweit vertrieben.
Hier gut zu erkennen: die verschiedenen Kühlschmierstoffzuführungen (vlnr. Standard, CF: mit Kühlung direkt am Werkzeugschaft entlang und CB: mit Kühlmittelbohrungen, die im Rahmen hoher Prozesssicherheit und Werkzeugstandzeit immer bedeutender werden.
PowRgrip-System als Highend-Lösung
Doch wie kam es zu der Integration des PowRgrip-Spannsystems bei Wefag?
D. Hediger: «Im Rahmen einer Neuinvestition in eine voll automatisierte OKK-Fertigungsinsel (24/7 mannlos) suchten wir nach einem hochwertigen Werkzeug-Spannsystem. Hier stand die Prozesssicherheit sowie die Performance klar im Vordergrund. Wir wollten absolut keine Kompromisse eingehen und auf Highend-Technologie setzen, die eine hohe fertigungstechnische Prozesssicherheit gewährleistet. Unser bisher eingesetztes ER-Spannsystem ist gut, entspricht aber nicht den höchsten Anforderungen. Von einem Schrumpfsystem haben wir aufgrund verschiedener Aspekte abgesehen. In ersten Gesprächen mit Vischer & Bolli kristallisierte sich relativ klar heraus, dass das PowRgrip-System die erste Wahl im Bereich Werkzeugspannung sein könnte.»
PowRgrip: Den ersten Hinweisen keine Beachtung geschenkt
D. Hediger: «Die ersten positiven Feedbacks betreffend «PowRgrip» erhielt ich bereits vor etwa zehn Jahren im Rahmen einer Fortbildung. Ein Kollege berichtete von seinen sehr guten Erfahrungen mit dem «PowRgrip-System». In seinem Unternehmen wurden schwer zu bearbeitende Werkstoffe zerspant, wo auch das Thema der Auszugskraft eine Rolle spielte. Da wir zu 80 Prozent Aluminium bearbeiten, habe ich die Thematik «PowRgrip-Spannsystem» nicht näher verfolgt. Ich dachte, es bringe für unsere «Leichtzerspanung» keinen grossen Nutzen. Die Thematiken Rundlauf, Vibrationen usw. hatten wir bisher nicht wirklich auf dem Radar. Im Nachhinein muss ich sagen, habe ich mich erheblich getäuscht. Als uns André Braun (Technischer Verkaufsberater Aussendienst, Vischer & Bolli) das PowRgrip-System im Rahmen eines Beratungsgesprächs näher erläutert hat, wollten wir das System in unserer Produktion einem Praxis-Test unterziehen.»
Gesagt, getan. Fabian Wettstein (Mitglied der Geschäftsleitung bei Vischer & Bolli): «Wenn uns unsere Kunden mit einem solchen Hintergrundwissen anfragen, dann sind wir bereits auf einem sehr guten Weg, weil sie das Optimierungspotential zumindest auf dem Radar haben.»
A. Braun: «Hierfür bieten wir unseren Neukunden die Möglichkeit, das Spannsystem für zwei Monate kostenlos in die Produktion zu integrieren und zu testen. Sollte der Kunde unzufrieden sein, nehmen wir es zurück. Bisher haben es fast alle Kunden übernommen. Idealerweise werden die «PowRgrip-Spannsysteme» bei Fertigungsoperationen eingesetzt, die bisher suboptimal laufen.»
Vibrationen bei spezifischen Fräsoperationen
D. Hediger: «Wir analysierten unsere Problemstellen. Bei spezifischen Komponenten hatten wir immer wieder Schwierigkeiten mit Vibrationen während der Bearbeitung, was sich u.a. negativ auf die Oberflächengüte auswirkte.»
Bei Vibrationen kommen u.a. folgende Aspekte in Frage, die optimiert werden können:
- Gesamtstabilität der Werkzeugmaschinen
- Spindel-Werkzeugsystem
- Länge der Werkzeugauskragung
- Steifigkeit des Werkzeugs
- Ungerade Teilung der Werkzeugschneiden, variierender Drallwinkel der Fräser
- Drehzahlbereiche und Schnittkräfte
Kleines Bauteil - grosse Probleme
D. Hediger: «Eines unserer grössten Probleme machte ein sehr kleines Bauteil mit wenigen Millimeter Kantenlänge. Bei diesem Bauteil gab es mit Mikrofräsern immer wieder Aufschwingungen beim Bearbeiten einer spezifischen Partie. Wir versuchten es mit verschiedenen Werkzeugen, wechselten die Schnittdaten; keine Chance. Schliesslich setzten wir auf eine Hochgeschwindigkeitsspindel, die extern eingewechselt werden konnte. Mit ihr konnten wir zwar ausreichende Resultate erzielen, der Wartungsaufwand der Schnelllaufspindel war allerdings zu hoch. Insgesamt also eine nicht zufriedenstellende Situation. Mit dem Wechsel auf das «PowRgrip-System» lief das Bauteil wie in Butter - seidenweicher Schnitt, keine Vibrationen. Da war uns klar: das «PowRgrip-System» macht einen Riesenunterschied.»
PowRgrip reduziert Schwingungsaufbau erheblich
Nach diesen sehr positiven Erfahrungen bei dem Mikrobauteil musste das nächste «Problemteil» als Ernstfall herhalten. Bei dem Gehäuseteil wurde im Gleichlaufverfahren mit einem 16er-Schaftfräser in Aluminium umfangsgefräst. Auch hier neigte der Fertigungsprozess zum Schwingungsaufbau, was sich negativ auf die Oberfläche auswirkte. Um die Oberflächengüte gleichwohl zu erreichen, wurden mehrere Schlichtgänge gefahren. Das funktionierte, aber der Werkzeugverschleiss und die Laufzeit erhöhten sich. Auch bei diesem Bauteil konnte mit dem «PowRgrip-System» das Schwingungsverhalten komplett unterdrückt werden.
D. Hediger: «Das war definitiv eindrücklich, als wir die Ergebnisse bereits während des Fertigungsprozesses hören und die Oberflächen anschliessend begutachten konnten. Wir hatten sowohl bei den Mikrobauteilen (1mm-Fräser) als auch bei den grösseren Komponenten (16mm-Fräser) hervorragende Ergebnisse erzielt. Zu diesem Zeitpunkt war klar, dass wir konsequent in das PowRgrip-Spannsystem» investieren werden.»
Aufgrund der hervorragenden Ergebnisse bei den «Problemteilen» wurde sowohl der komplette OKK-Werkzeugspeicher als auch die 14 Haas-Fräszentren mit PowRgrip-Spannsystemen ausgestattet.
D. Hediger: «Schliesslich analysierten wir «Problemteile» bei den Dreh-Fräszentren, wo wir spezifische Werkzeugträger mit dem PowRgrip-System ausgestattet haben. Auch hier zeigten sich sofort positive Fertigungsergebnisse.»
Höhere Standzeiten, bessere Prozesssicherheit
D. Hediger: «Wir machen bei einer solchen Investition zum einen eine technische und zum anderen eine wirtschaftliche Analyse. Die PowRgrip-Systeme sind vom Preisgefüge im oberen Segment angesiedelt, die Leistungsverbesserung aus technologischer Sicht ist aber dermassen hoch, dass sich die Investition schnell rentiert.»
Die erhöhte Prozesssicherheit bringe längere Maschinenlaufzeiten und geringere Stillstandzeiten.
D. Hediger: «Zudem können wir heute eine sichere Aussage darüber treffen, dass der Werkzeugverschleiss um mindestens 20 Prozent reduziert wurde, bei spezifischen Prozessen sogar erheblich mehr. Schliesslich konnten wir auch die Schnittdaten nach oben anpassen. Alles Aspekte, die positiv in die betriebswirtschaftliche Rechnung einfliessen.»
Vischer & Bolli ist hervorragender Technologiepartner
Abschliessend kann gesagt werden, dass sich Vischer & Bolli für die Wefag als ein hervorragender Technologiepartner herausgestellt hat. Sie verfügen über ein qualitativ herausragendes Fertigungssegment - angefangen bei Regofix, OSG, M.A,-Ford bis hin zu Kyocera. Die technische Beratung ist ausgezeichnet, sie verfügen über Spezialisten im Haus, die die Fertigungsprozesse ausgezeichnet analysieren und entsprechende Lösungen anbieten können.
D. Hediger: «Kürzlich hatten wir einen neuen Messerkopffräser im Prototypenstatus im Testeinsatz. Er erzeugte Vibrationen, das hörte man bereits beim Hochfahren der Spindeldrehzahl und sah man spätestens auf der Oberfläche am Bauteil.»
Die Servicetechniker kamen am gleichen Tag, nahmen den Fräser mit und liessen die Wuchtgüte prüfen, die eine Unwucht aufwies. Anschliessend wurde der Messerkopf dynamisch gewuchtet und war am nächsten Morgen zurück auf der Maschine, wo er ein perfektes Fräsbild erzeugte. Hier spielt natürlich auch die örtliche Nähe der Wefag zu V&B eine nicht unwesentliche Rolle.
F. Wettstein: «Wir schätzen die enge Zusammenarbeit mit Wefag ebenfalls. Sie gehören zu unseren engen Technologiepartnern. Wenn wir von unseren Lieferanten neue Werkzeuge erhalten, lassen wir sie vor den ersten Serieneinsätzen von den Wefag-Spezialisten testen. Ihr Feedback ist uns sehr wichtig, um die Leistungen der neuen Werkzeuggenerationen noch besser einordnen zu können.»
PowRgrip: perfektioniert Produktion
Nochmals zurück zum «PowRgrip-System». A. Braun: «Bei einem Formel-1-Fahrzeug machen die Reifen einen enormen Unterschied bei der Gesamtperformance des Fahrzeugs. Sie sehen zwar alle ähnlich aus, aber eine falsche Gummimischung, und das Fahrzeug verhält sich nicht mehr optimal. Für anspruchsvolle Fertigungsprozesse sind die PowRgrip-Systeme aus unserer Sicht die perfekte Formel-1-Bereifung einer Werkzeugmaschine.»
D. Hediger: «Ich würde es abschliessend so zusammenfassen: Das Potential des PowRgrip-Spannsystems wird aus meiner Sicht erheblich unterschätzt. Mit einem sehr geringen Aufwand lässt sich die gesamte Produktion perfektionieren.»
