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Präzise glanzlose Diamanten


Wenn es um die Hochleistungszerspanung in der Industrie geht, haben sich Werkzeuge mit Schneiden aus PKD (polykristallinen Diamanten) und CBN (kubisch-kristallinem Bornitrid) einen festen Platz u.a. im Automotivbereich und bei der Bearbeitung von kohlenstoff- und glasfaserverstärkten Kunststoffen (CFK und GFK) sowie Grafit erobert.

Ausgabe 01 // 2013

Präzise glanzlose Diamanten

Lütticke GmbH

 

Wenn es um die Hochleistungszerspanung in der Industrie geht, haben sich Werkzeuge mit Schneiden aus PKD (polykristallinen Diamanten) und CBN (kubisch-kristallinem Bornitrid) einen festen Platz u. a. im Automotivbereich und bei der Bearbeitung von kohlenstoff- und glasfaserverstärkten Kunststoffen (CFK und GFK) sowie Grafit erobert. Über die Fertigung und die Bearbeitung dieser Werkzeuge sprach die Profil-Redaktion mit Stephan Weinberger, Geschäftsführer der Lütticke GmbH, dem innovativen Werkzeugspezialisten.



Herr Weinberger, bei dem Thema „Diamanten“ bekommen einige Damen glänzende Augen. Was unterscheidet die PKD, wie Sie sie bearbeiten, von Schmuck-Diamanten?

 

Weinberger: Schmuckdiamanten sind in der Regel monokristalline Natursteine. Sie sind hell, strahlen und brechen das Licht in vielen Facetten. PKD hingegen bestehen aus polykristallinen, synthetisch hergestellten Diamantkörnern, die von einer Bindemasse, in der Regel aus Kobalt und einigen anderen Stoffen, zusammengehalten werden. Sofort unterscheidbar sind „echte“ Diamanten und die PKD an ihrer äußerlichen Erscheinung. Ein PKD ist meistens schwarz und nicht sehr ansehnlich. Beiden gemeinsam ist aber ihre sehr hohe Festigkeit, zu bearbeiten wiederum sind die beiden Diamantarten sehr unterschiedlich. Während der Naturstein oft nur in einer Richtung geschliffen werden kann, lässt sich ein PKD schleifen, erodieren und lasern.

 

2005 schied Karl J. Lütticke aus dem Unternehmen und Tochter Britta Weinberger übernahm, gemeinsam mit Schwiegersohn Stephan Weinberger, die Firma.
2005 schied Karl J. Lütticke aus dem Unternehmen und Tochter Britta Weinberger übernahm, gemeinsam mit Schwiegersohn Stephan Weinberger, die Firma.

 

Welche Arbeitsschritte sind notwendig, um aus einem PKD ein Hochleistungswerkzeug zu fertigen?

 

Weinberger: Wir setzen die PKD als Schneiden ein. Dazu fertigen wir zuerst einen Werkzeugträger. Die PKD kaufen wir in der Regel als eine 70-mm–Ronden. Wir teilen sie durch Drahterosion, die passgenaue Schneide löten wir in den Träger ein und unterziehen sie dann einer Endbearbeitung. Dies kann Schleifen bedeuten oder eine Funkenerosion mittels Feinschnittgenerator.

 

Für Ihre Erodierarbeiten nutzen Sie seit fast 30 Jahren Mitsubishi-Maschinen wie die MV1200, FA20 VS und BA 8. Was überzeugt Sie an den Maschinen?

 

Weinberger: Da ist einiges zu nennen. Mit dem Service sind wir sehr zufrieden. Die Bedienung ist intuitiv und das Programmiersystem übersichtlich, sodass unseren Mitarbeitern der sichere Umgang sofort möglich ist. Natürlich haben wir im Laufe der Jahre einige Wettbewerbsprodukte ausprobiert, aber die Tests haben uns nicht überzeugt.

 

In welchen Fertigungsbereichen setzen Sie Erodiermaschinen ein?

 

Weinberger: Wir setzen sie in der Vorbearbeitung der Werkzeuge ein, das heißt beim Schneiden der Rohlinge. Wir schleifen die Plattensitze je nach Genauigkeitsanforderung. Ist vom Kunden eine sehr hohe Präzision gefordert, erodieren wir die Ausarbeitungen für die PKD-Schneiden. Mit dieser Bearbeitungsform arbeiten wir schon beim Vorbereiten des Trägers in einem Toleranzbereich von 5 µm. Wir fertigen im Prinzip Kleinserien, haben aber auch Produkte im Portfolio, deren Stückzahlen bei bis zu 200 liegen. Durchschnittlich beträgt die Losgröße im PKD-Bereich 3–5 Stück.

 

Im vergangenen Jahr haben Sie in zwei neue Drahterodiermaschinen Mitsubishi MV1200S investiert. Erweitern diese Maschinen Ihren Maschinenpark oder sind sie ein Ersatz für ältere Modelle?

 

Weinberger: Mit den neuen MV-Maschinen konnten wir unser Angebot erweitern. Speziell für die skandinavischen Märkte haben wir den Außendienst neu aufgestellt, was uns im Bereich Drahtschneiden sehr viele Aufträge bringt. Eine Maschine ist damit gut ausgelastet. Die zweite MV-Maschine haben wir mit einer getakteten Achse ausgestattet. Sie ist als redundantes System installiert, um bei einem Maschinenausfall oder im Wartungsfall die anstehenden Aufträge abzuarbeiten. Das hört sich kosten­intensiv an und das ist es auch. Aber wir arbeiten für die Automobilindustrie, und wenn wir nicht zeitnah liefern könnten, würden wir den Kunden verlieren. Außerdem sind wir jetzt schon wieder an der nächsten Kapazitätsgrenze angelangt. Alle Maschinen sind in Betrieb. Wir haben kaum Stillstand. Unsere Fertigung arbeitet mit Schiebeschichten von morgens um 5.00 Uhr bis 19.00 Uhr. Danach lassen wir die meisten Maschinen in die Nacht hineinlaufen. Unsere Automationszelle läuft 24 Stunden an 7 Tagen.

 

Wo sehen Sie die Vorteile des neuen MV-Konzeptes?

 

Weinberger: Ich will mich auf die für uns relevanten Punkte konzentrieren. Als Erstes ist der neue Feinschnittgenerator zu nennen. Im Vergleich zu den etwas älteren Maschinen liefert er deutlich bessere Oberflächen beim PKD-Schnitt. Zudem sorgt er für einen genaueren Schnitt. Als Zweites ist die automatische Drahteinfädelung zu erwähnen. Wir schneiden alle Werkzeuge mit Freiwinkel, unter 7, 11 oder 15 Grad. Die älteren Maschinen fahren im Fall eines Drahtbruchs das System erst wieder in die Nullposition zurück. Nicht so die MV. Sie fädelt automatisch in der Position ein, in der der Draht gerissen ist. Dazu schießt sie den Draht diagonal, im vorgegebenen Winkel durch den Schnittspalt, der bei uns maximal 0,25 mm breit ist – und das extrem schnell. Der dritte Punkt betrifft die Generatorleistung, die einen deutlich schnelleren Schnitt erlaubt.

 

Herr Weinberger, sprechen wir über Ihren vollautomatischen Werkzeugwechsler. Welche Aufgaben hat er und wie arbeitet er?

 

Weinberger: Da muss ich zugeben, dass der Start schwierig war. Es handelte sich für Lütticke und unseren Partner Mitsubishi um die erste Anlage dieser Art. In der jetzigen, ersten Stufe bestückt ein Roboter eine FA 20 VS über einen Werkzeugwechsler rund um die Uhr mit neu zu erodierenden Werkzeugen. Die Anlage ist speziell für die Fertigung von Rotationswerkzeugen vorgesehen, die mehr als zwei Schneiden haben. In den weiteren Ausbaustufen 2014 und 2016 ist geplant, jeweils eine weitere Drahterodiermaschine in das System zu inte­grieren. Heute lässt sich der Werkzeugwechsler mit maximal 15 Werkzeugen bestücken. In der zweiten Stufe ist ein Ausbau auf 30 und in der dritten Stufe einer auf 50 Werkzeuge geplant.

 

Fast jedes Werkzeug ist ein Unikat, das in kleinen Losgrößen gefertigt wird. Jedes muss neu konstruiert, kalkuliert und programmiert werden. Darauf haben wir unsere Struktur eingestellt.
Fast jedes Werkzeug ist ein Unikat, das in kleinen Losgrößen gefertigt wird. Jedes muss neu konstruiert, kalkuliert und programmiert werden.

 

Worin bestanden die Schwierigkeiten?

 

Weinberger: Wenn wir eine neue Erodiermaschine z. B. von Mitsubishi bestellen, bekommen wir ein Komplettsystem mit erprobter Software geliefert. Bei unserer Lösung gab es diese erprobte, ausgetestete Software nicht. Die Software für die Steuerung der Zelle kommt von der Firma GTR und die der Maschine von Mitsubishi. Probleme sind an solchen Schnittstellen quasi vorprogrammiert. Hier aber ein Lob an Mitsubishi. Die Mitarbeiter waren immer sofort vor Ort, um die Fehlerquelle zu suchen und zu beheben. Heute haben wir die Anfangsschwierigkeiten überwunden. Seit gut 3,5 Monaten läuft das System absolut stabil und wir haben keinen systembedingten Ausfall zu verzeichnen. Selbstkritisch muss ich zugestehen, dass wir im Vorfeld die Pro­bleme unterschätzt und auch unsere Hausaufgaben nicht zu 100 Prozent erledigt hatten. So waren nicht alle Werkzeugabmessungen exakt hinterlegt und Nullpunkte nicht immer sauber definiert.

 

Herr Weinberger, wie wurden diese Aufgaben vor der Installation der Roboterzelle gelöst?

 

Weinberger: Eigentlich gar nicht. Wir hatten die Ideen und haben das Maschinenkonzept gestartet, bevor wir den ersten Auftrag hatten. Erst danach haben wir die entsprechenden Aufträge ins Haus geholt. So sind wir nicht unter zu großen Druck geraten. Wie anfangs schon erwähnt: Unsere Kunden erwarten die Lieferung im vorgegebenen Zeitraum. Mit dem neuen Automatisierungskonzept konnten wir unseren Umsatz deutlich steigern, er erhöhte sich um rund 30 Prozent. Erstmalig haben wir ganz neue Werkzeugkonzepte fahren und Rotationswerkzeu­ge noch präziser fertigen können, denn unser Bestreben ist es, schneller und präziser zu fertigen. Wir denken, dass wir an einem Standort Deutschland nur bestehen können, wenn wir zu einem vernünftigen Preis-Leistungs-Verhältnis hochgenaue und hochwertige Werkzeuge herstellen.

 

Ein großer Vorteil des Systems liegt in der intuitiven Bedienung.
Ein großer Vorteil des Systems liegt in der intuitiven Bedienung.

 

Herr Weinberger, seit einigen Jahren forschen Sie zusammen mit dem Fraunhofer-Institut in Berlin an der Optimierung der Zerspanung von CFK-Werkstoffen. Was ist Ihr Ziel?

 

Weinberger: Zusammen mit der SGL Carbon und dem Fraunhofer-Insti­tut wollen wir einen komplett neuen Schneid­stoff entwickeln. Unterstützt von Mit­subishi möchten wir die optimalen Herstellparameter und Schneidengeo­metrien zur Zerspanung von CFK-Werk­stoffen und Holz mittels Vollkeramik­werkzeugen ermitteln. Unser Ziel ­ist es, ein Werkzeug zu entwickeln, das ­mit maximaler Drehzahl beim HSC-Fräsen (High-Speed-Cutting) sowohl die Prozesswärme gut aufnehmen kann als auch höhere Vorschübe erlaubt. Verbrennungen, wie sie oft bei der Holzbearbeitung entstehen, wollen wir so auf ein Minimum reduzieren.

 

Gibt es noch andere Projekte?

 

Weinberger: In einem weiteren Projekt arbeiten wir zusammen mit Mitsubishi daran, Diamant-Schleifscheiben im Erodierverfahren zu profilieren. Mit diesem Projekt sind wir bereits in der industriellen Erprobung. Einsatzgebiete sehen wir z. B. in der Glasindustrie oder beim exakten Schleifen von Fräsern mit Kordelverzahnung. Momentan arbeiten wir hier mit Metallschleifscheiben. Aber erste Versuche, kunstharzgebundene Schleifscheiben mit leitendem Füllstoff herzustellen, verlaufen positiv.

 

Wann werden Sie mit Ergebnissen an den Markt treten?

 

Weinberger: Bei der Profilierung von Schleifscheiben gibt es bereits erste Ergebnisse. Den Abschlussbericht zum Forschungsprojekt „Technologieentwicklung von vollkeramischen Schaftwerkzeugen für die CFK- und GFK- Bearbeitung“ werden wir im Mai 2014 vorlegen.

 

Herr Weinberger, ich bedanke mich für das Gespräch.

 

www.luetticke.biz




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