Ausgabe zur AMB 2018

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Außer der Verbreitung und Veröffentlichung übernimmt der Herausgeber keine weitere Dienstleistungen und Verantwortungen. 3 ERGÄNZUNG STATT KONKURRENZ TEXT: LANDESMESSE STUTTGART GMBH MESSEPIAZZA 1, 70629 STUTTGART D ie Experten sind sich weitgehend einig: Auf absehbare Zeit wird die klassische Werkzeugma- schine die Fertigungshallen domi- nieren – trotz teilweise konkurrie- render Technologien. Beispiel Additive Manufacturing (AM): Als Leiter Forschung + Technik beim VDW Verein Deutscher Werk- zeugmaschinenfabriken hat Dr. Alex- ander Broos einen guten Überblick, der VDW hatte hierzu eine eigene in- terne Studie durchgeführt. Zwar wer- de sehr viel über additiv hergestell- te Teile gesprochen, zahlenmäßig machten sie aber nach wie vor einen verschwindend geringen Anteil aus. Auch AM braucht Zerspanung Ohne mechanische Bearbeitung kommt auch AM nicht aus. „Die Bau- teile müssen von der Grundplatte gelöst werden und bestimmte Ober- flächengüten oder Funktionsflächen lassen sich nur mechanisch herstel- len.“ Das sieht auch Axel Boi, Leiter der Produktplanung beim Werkzeug- maschinenhersteller Chiron, so: „Na- türlich wird sich die Grenze hin zu größeren Stückzahlen verschieben, aber da heute bei allen 3D-Prozessen eine mechanische Bearbeitung der Funktionsflächen erforderlich ist, sehe ich hier mehr Chance als Risi- ko.“ Die Vorteile von AM-Verfahren lie- gen für Broos „überall dort, wo kom- plexe Teile in kleinen Stückzahlen oder sogar individualisiert gefertigt werden müssen, also beispielsweise im Formenbau oder der Medizintech- nik". Additiv hergestellte Bauteile erforderten jedoch auf jeden Fall eine ganz spezifische Betrachtung des Einzelfalls, um auch wirtschaft- lich erfolgreich zu sein. „Eine solche Beurteilung ist jedoch deutlich an- spruchsvoller als für konventionelle Dreh-/Fräs-Teile.“ Evolutionäre Anpassung statt Disruption Die Gefahr einer Disruption sieht man auch beim Schweizer Werk- zeugmaschinenhersteller Starrag nicht. „Es geht vielmehr um die evolutionäre Anpassung der Bearbei- tungslösung im Gesamtkontext der Wertschöpfungskette“, ist Managing Director Dr. Marcus Otto überzeugt. Als Beispiel für einen solchen Evolu- tionsprozess verweist er auf die Be- arbeitungszentren der Starrag-Marke Heckert. „Verfahren wie das Verzah- nen, Schleifen, das Rührreibschwei- ßen und selbstverständlich das Drehen sind auf unseren Maschinen bereits Alltag.“ Dr. Ömer Sahin Ganiyusufoglu be- rät seit einigen Jahren den chinesi- schen Werkzeugmaschinenhersteller SYMG, dem in Deutschland das Un- ternehmen Schiess gehört. Techno- logien wie Robotik oder AM würden seiner Meinung nach die Einsatzpo- tenziale der Werkzeugmaschine sogar erhöhen und das Produktportfolio ergänzen. So seien beispielsweise sinnvolle Einsatzfälle für AM neben dem Prototypenbau auch Reparatu- ren von Turbinenschaufeln. Materialeffizienz und Formenfreiheit Viele Aussteller der AMB haben die Potenziale der additiven Fertigung bereits als Geschäftsfeld entdeckt oder beschäftigen sich mittlerweile zumindest mit ihnen. Jürgen Förster, Mitglied der Geschäftsleitung beim Spannmittelhersteller AMF Andreas Maier, hat dabei die komplette Pro- zesskette der additiven Fertigung im Blick. Für ihn liegen die größten Vorteile in der hohen Effizienz bei teuren Werkstoffen und einer ma- ximalen Freiheit beim Design der Bauteile. „Musterbau, Kleinserien, Ersatzteilfertigung, Leichtbau kön- nen flexibler ausgerichtet werden“, lautet sein Urteil. Mit einem spe- ziellen Nullpunktspannsystem als Standardschnittstelle richtet sich AMF an den 3D-Druck sowie dessen Postprocessing: „Das senkt enorm die Rüstzeiten und macht auch die nachgelagerten Prozesse wie Reini- gen, Sägen, Bearbeiten oder Messen effizienter und schneller.“ Konstruktive Freiheiten stellen auch für Dr. Dirk Sellmer, Vice Pre- sident Research & Development bei Mapal Dr. Kress, den größten Vorteil von AM dar. Mapal nutzt ihn, um „Werkzeuge deutlich gewichtsärmer zu gestalten, beispielsweise durch innere Hohlräume. Die Kühlkanäle können optimal gestaltet werden“. Das geschieht jedoch überwiegend in Kombination mit konventioneller Fertigung. Damit ließen sich außer- dem Produkte mit Funktionalitäten herstellen, die zuvor nicht denkbar waren. Bereits in Serie gefertigt wird ein besonders temperaturbestän- diges Hydrodehnspannfutter ohne Lötstelle. Aufbauen und Zerspanen in einer Maschine Längst wachsen klassische Werk- zeugmaschine und generative Ferti- gungsverfahren zusammen. Vorreiter war DMG Mori mit seinem Tochterun- ternehmen DMG Sauer Lasertec. Es kombiniert das Laserauftragschwei- ßen mit einer 5-Achs-Fräsmaschine. Mittlerweile schlagen viele andere Maschinenhersteller ähnliche Wege ein. Beispiel Mazak: Zwei Maschinen- familien kombinieren einen Laser- Schweißprozess für den Materialauf- bau mit der 5-Achs-Bearbeitung. Ein Wire-Arc-Kopf erlaubt das Aufbringen verschiedenster Werkstoffe wie Edel- stahl, Nickellegierungen und Kupfer. Das ermögliche beispielsweise eine Komplettbearbeitung hochkomplexer Teile unter Nutzung sowohl der span- abtragenden als auch der additiven Bearbeitungen innerhalb des glei- chen Bearbeitungsprozesses, so der Hersteller. Etwas anderer Meinung ist man bei Starrag. Dr. Marcus Otto sieht für die Maschinen seines Hauses keine sinn- volle Vermischung additiver Verfah- ren und der Zerspanung: „Wir fokus- sieren uns auf die Parallelisierung der erforderlichen Prozessschritte.“ Der Schlüssel zur Effizienzsteigerung lie- ge deshalb in intelligenten Schnitt- stellen, die man derzeit entwickelt. Roboter nur für Handling und Automatisierung … Ein weiteres viel diskutiertes The- ma mit Substitutionspotenzial ist die Robotik. Für einen erweiterten Robotereinsatz, der konkrete Bear- beitungsschritte ausführt, sieht Dr. Ganiyusufoglu von SYMG allerdings enge Grenzen: „Ab einem gewissen Punkt stoßen Roboter wegen ihrer zu geringen Steifigkeit an ihre Gren- zen. Allenfalls einfache Prozesse wie Entgraten oder Beschriften traut Axel Boi von Chiron den Robotern zu, im Idealfall als Ergänzung einer Auto- mation. Das sieht Hansjörg Sannwald, Lei- ter Markt- und Produktmanagement CNC-Systeme bei Bosch Rexroth, ge- nauso: „Sobald es um hohe Präzision geht, sind klassische Werkzeugma- schinen mit steifen Vorschubachsen aus heutiger Sicht im Vorteil.“ Ro- boter würden weiterhin ihre Stärken im Bereich Handling und Automati- sierung haben. Damit Werkzeugma- schine und Roboter optimal zusam- menarbeiten können, seien jedoch CNC-Steuerungen wie die System- lösung MTX von Rexroth Vorausset- zung: Sie beherrschen beide Welten und reduzieren so die Komplexität. … oder doch auch zum Zerspanen? Einen deutlichen Aufgabenzu- wachs sieht hingegen Volker Wied- maier, Fertigungsleiter International beim Präzisionswerkzeugehersteller Paul Horn: „Es werden mehr und mehr Nebentätigkeiten aus den Be- arbeitungszentren an die Roboter abgegeben, um so die Bearbeitungs- zeit der Bauteile zu senken und die Nebenzeiten produktiv auszulasten.“ Jochen Ehmer vom Spannmittelher- steller Schunk ergänzt: „In jüngster Zeit werden Roboter vermehrt zur klassischen Zerspanung von Werk- stoffen aus Metall eingesetzt.“ Ihre Stärken könnten sie insbesondere bei der Bearbeitung großer Werkstücke ausspielen, wo sie immer häufiger in einer Art mobiler Werkzeugmaschine eingesetzt würden. „Gerade im Zuge der Smart Factory gehen wir davon aus, dass die Robotik bei bearbeiten- den Prozessen weiter an Bedeutung gewinnen wird, vor allem dort, wo ein hohes Maß an Flexibilität erfor- derlich ist.“ Addition instead of competition E xperts are in broad ag- reement: the traditional machine tool will pre- dominate in production halls for the foreseeable future – despite some competing tech- nologies. Additive manufacturing (AM) as an example: in his capacity as Head of Research + Technology at the Ger- man Machine Tool Builders' Associa- tion (VDW), Dr. Alexander Broos has a good overview since the VDW had conducted its own internal study re- garding this technology. "Although additively manufactured parts are fre- quently talked about, they still repre- sent a very small percentage." AM also needs metal cutting AM is also not possible without mechanical processing. "The compo- nents must be removed from the base plate and certain surface qualities or function surfaces can only be pro- duced mechanically." Axel Boi, Head of Product Planning at the machine tool manufacturer Chiron, also con- curs: "The threshold towards larger unit numbers will naturally alter, but since mechanical processing of func- tion surfaces is now required in every 3D process, I regard this as more of an opportunity than a risk.“ According to Broos, the advan- tages of AM processes can be found "wherever complex parts have to be produced in small unit numbers or even individually, i.e. for example in mould making or medical technol- ogy." However, additively manufac- tured components always required a very specific analysis of the individual case in order to also be economically successful. "But this analysis is much more complex than for conventional turned/milled parts.“ Evolutionary adaptation instead of disruption The Swiss machine tool manufac- turer Starrag also does not believe that there is a danger of disruption. "It’s also a question of evolutionary adaptation of the machining solution in the overall context of the value- added chain," said Managing Director Dr. Marcus Otto with conviction. He cited the machining centres of the Starrag brand Heckert as one example of this evolutionary process. "Process- es such as gear cutting, grinding, fric- tion stir welding and naturally lathe turning are already part of everyday work on our machines.“ Dr. Ömer Sahin Ganiyusufoglu has been advising for some years the Chi- nese machine tool manufacturer SYMG which belongs to the Schiess company in Germany. In his opinion, technolo- gies such as robotics or AM will ac- tually increase the potential uses of machine tools and complement the product portfolio. Dr. Ganiyusufoglu said that practical applications of AM included prototype construction and repairs of turbine blades. Material efficiency and freedom of design A large number of exhibitors at AMB have already discovered the potential of additive manufactur- ing as a business field or are now at least examining its potential. Jür- gen Förster, a member of the Board of Management of the clamping fixture manufacturer AMF Andreas Maier, is keeping a close eye on the entire process chain of additive manufacturing. The biggest advan- tages for him are the high level of efficiency with expensive materials and total freedom when design- ing the components. "Prototyp- ing, small-series production, spare parts manufacturing and light- weight construction can be organ- ised more flexibly," is his conclusion. Using a special zero-point clamping system as a standard interface, AMF is focusing on 3D printing and its post- processing: "This reduces set-up times enormously and also makes down- stream processes such as cleaning, sawing, machining or measuring more efficient and quicker." According to Dr. Dirk Sellmer, Vice President Research & Development at Mapal Dr. Kress, design freedoms also represent the biggest advantage of AM. Mapal uses this advantage "to design substantially lighter tools, for example through internal cavities. The cooling channels can be ideally designed." However, this takes place primarily in combination with conven- tional manufacturing. Products fea- turing functionalities that were not conceivable in the past can therefore also be manufactured. Deposition and metal cutting Traditional machine tools and gen- erative manufacturing methods have long since been merging. The pio- neer was DMG Mori with its subsidi- ary DMG Sauer Lasertec. It combines laser deposit welding with a 5-axis milling machine. Many other machine manufacturers are now pursuing simi- lar paths. Mazak as an example: two machine families combine a laser welding process for material compo- sition with 5-axis machining. A wire arc head is used to apply many dif- ferent materials, e.g. stainless steel, nickel alloys and copper. According to the manufacturer, this permits, for ex- ample, complete machining of highly complex parts using both cutting and additive machining operations within the same machining process. Starrag has a slightly different viewpoint. Dr. Marcus Otto does not believe that the machines from his company offer a practical combina- tion of additive processes and metal cutting: "We are focusing on the par- allelisation of the necessary process steps. The key towards increased ef- ficiency therefore lies in intelligent interfaces which are currently being developed." Robots only for handling and automation … Another frequently discussed topic with substitution potential is robotics. According to Dr. Ganiyusufoglu from SYMG, however, there are narrow lim- its for increased use of a robot which performs specific machining steps: "From a certain point onwards, robots reach their limits due to their inad- equate rigidity." Axel Boi from Chiron is at any rate confident that robots can perform simply processes such as deburring or inscribing, and in an ideal case as a complement to automation. Hansjörg Sannwald, Head of Mar- ket and Product Management for CNC Systems at Bosch Rexroth, agrees: "As soon as high precision is involved, conventional machine tools with rigid feed axes now have an advantage.“ The strengths of robots will still lie in the areas of handling and automa- tion. However, in order to ensure that the machine tool and a robot can ide- ally cooperate, CNC systems such as the MTX system solution from Rexroth are essential: they cope with both worlds and therefore reduce the level of complexity." … or just for metal cutting? However, Volker Wiedmaielr, In- ternational Production Manager at the precision tool manufacturer Paul Horn, believes that the number of tasks will increase considerably: "More and more ancillary activities from machining centres will be trans- ferred to robots in order to thus re- duce the time for machining parts and make more productive use of auxiliary process times." Jochen Ehmer from the clamping system manufacturer Schunk added: "In recent times ro- bots have been used to an increasing extent for traditional cutting of metal materials." In particular, they could prove their strengths in machining large workpieces where they were used more and more frequently in a type of mobile machine tool. "Especially in the smart factory, we are assuming that robotics will become even more important in machining processes, mainly wherever a high degree of flex- ibility is required.“ In addition to conventional auto- mation, Starrag also uses robots for ancillary tasks. Marcus Otto: "Since the field of action of robots is becom- ing ever larger, we can meaningfully streamline metal cutting in individual cases and offer our customers the nec- essary increase in efficiency by means of parallel ancillary processes." Halle 7, Stand 7A33 • www.jenoptik.de Ergänzung statt Konkurrenz

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