Klein und Fein

Klein und Fein, ist das Motto der Präzisionsfertigung bei der ostdeutschen Firma Mitec. Formen und Werkzeuge zur Fertigung von Präzisionsteilen sowie Präzisionskomponenten mit Mikrostrukturen werden mit m&h Hard- und Software noch in der Aufspannung in der Maschine auf Toleranzhaltigkeit geprüft. So konnten 50 % der Handarbeiten eingespart werden.

Ausgesprochen feine Teile für die Optikindustrie, die Medizintechnik, die Fluidtechnik und für die Sensorik entstammen den Formen und Werkzeugen, die bei Mitec Mikrotechnologie GmbH in Limbach-Oberfrohna, im Vogtland, gefertigt werden. Das junge Unternehmen, im Jahre 2008 gegründet, hat sich zwischenzeitlich einen guten Ruf für die spanende Fertigung von Präzisionsteilen der genannten Bereiche erarbeitet.

Entstanden auf der grünen Wiese ist die Firma ganz auf die hochgenaue Fertigung feinster Strukturen ausgerichtet. Luftschleusen innerhalb des Betriebes sorgen quasi für Reinraumbedingungen. Der Maschinenpark mit Maschinen von Huron und Makino ist in temperierten Räumen untergebracht, um immer gleichmäßige Bedingungen bei der Bearbeitung zu gewährleisten. Das Bearbeitungszentrum von Makino verfügt über Spindelkühlung und gekühlte Bettführungen. Eine wichtige Voraussetzung um sehr präzise Teile mit kleinen Geometrien und Toleranzen von +/- 2,5 μm zu fertigen. Bei der Fluidtechnik gibt es nicht selten Kapilarstrukturen mit Kanälen von nur 50 μm x 50 μm. Entsprechende Elektroden werden mit Abmessungen von 30 μm x 30 μm aus Grafit gefräst. In der Hartbearbeitung wird mit HSC-Technologie gefräst, wobei Fräser bis zu einem Durchmesser von nur noch 100μm eingesetzt werden.

Während die Huron VX6 mit Siemens 840D Steuerung zum Schruppen eingesetzt wird, dienen die Makino V33 und die 5-achsige Makino V22, jeweils mit Fanuc Steuerung,reindemSchlichtenundder Feinbearbeitung. Die Huron VX6 ist mit einem m&h Messtaster vom Typ 32.00 und einem m&h Toolsetter 35.70 ausgerüstet. Beide Geräte kommunizieren mittels Infrarot-Datenübertragung über den gleichen Empfänger mit der Steuerung.

Mit dem Toolsetter werden die Werkzeuglängen und der tatsächliche Werkzeugdurchmesser gemessen, die dann als Korrekturwert in der Steuerung verarbeitet werden. Das ermöglicht genaues Arbeiten unter Berücksichtigung der jeweiligen Spannsituation der Werkzeuge. Weil auf dieser Maschine meist Werkzeuge größeren Durchmessers verwendet werden, ist der kostengünstige Toolsetter 35.10 mit seinem Tastteller völlig ausreichend. Das dreiachsige Bearbeitungszentrum Makino V33 ist ebenfalls mit einem Messtaster 32.00 von m&h ausgestattet.

Mit dem Messtaster werden beim Einrichten die Werkstückkanten angetastet und damit das zeitaufwendige Rüsten deutlich verkürzt. Nach der Bearbeitung der Werkstücke wird dann mit der Software 3D Form Inspect von m&h die Kontur des Werkstückes an den kritischen Punkten angetastet und ein Soll-Ist-Vergleich mit der CAD-Zeichnung durchgeführt. Damit kann der Verschleiß der Werkzeuge genau überwacht werden und der Bediener weiß sofort, ob er nach-setzen muss oder nicht. Eventuelle Abdrängungen der Werkzeuge während der Bearbeitung werden frühzeitig erkannt. Im Zweifelsfall erfolgt die maschinelle Nachbearbeitung noch in der gleichen Aufspannung. Das ermöglicht enge Toleranzen und erspart aufwändige Nacharbeiten.

Auf der Makino V33 I ist das Messen des Werkstückes in der Aufspannung schon fester Bestandteil des Arbeitsablaufes bei Mitec. Schon beim Rüsten werden die Werkstücke, die gelegentlich Härteverzug aufweisen, mit 3D Form Inspect geprüft. Dazu wird das Softwaremodul Best Fit von m&h eingesetzt, dass die Lage des Werkstückes anhand seiner wichtigen Konturzüge ermittelt und Korrekturwerte an die Steuerung übergibt. Diese verschiebt dann dementsprechend die Nullpunkte und passt die Lage des Bearbeitungsprogrammes an die tatsächliche Lage des Werkstückes an. Das Werkstück selbst braucht also nur noch ungefähr an die vorgesehene Position gespannt werden. Das verkürzt nicht nur den Rüstvorgang, sondern stellt auch sicher, dass das Werkstück optimal bearbeitet wird, ohne in der Luft zu fräsen, wie dies bei starken Verzügen sonst nicht selten der Fall ist. Insbesondere bei Formaufbauten mit mehreren Platten, die innerhalb der 3D-Konturzüge auf einander übergehen, ist dieses elektronische Ausrichten mit 3D Form Inspect und Best Fit eine unverzichtbare Hilfe.

In einem anderen Fall wurde eine Spritzgießform gebaut, ebenfalls ohne zu tuschieren. „Beim Abmustern der Form konnten wir allein durch das Erhöhen des Anpressdruckes die Form völlig abdichten“, erzählt Maik Harbich nicht ohne Stolz. Der Fertigungsdurchlauf bei Mitec hat sich mit Einführung der Messsoftware auf der Maschine erheblich verkürzt. „Wir haben die anschließende Handarbeit um gut 50% reduziert“, berichtet Maik Harbich. Das hilft dem Betrieb im Wettbewerb mit anderen Firmen. „Die Kunden verlangen zunehmend kurze Lieferzeiten. Der Zeitraum von der Freigabe bis zum fertigen Werkzeug ist heute sehr kurz“, schildert Maik Harbich seine Zwänge. Die Software und die Messaster von m&h sind da sehr hilfreich. Besonders lobt man bei Mitec die einfache Bedienung und die Möglichkeit der einfachen Programmierung am Arbeitsplatz in der Werkstatt. „Anfängliche Hand- habungsfragen haben wir auf kurzem Weg direkt mit dem m&h Service geklärt“, erläutert Maik Harbich. „Nach erster Kalibrierung und Anpassung der Maschinenparameter durch Makino läuft das Ganze nun völlig problemlos.“

Natürlich hat man auch bei Mitec anfangs Vergleiche zu den Messergebnissen auf Messmaschinen angestellt. Besonders kritische Werkzeuge für die Fluidtechnik mit sogenannten Treppengeometrien und sehr engen Toleranzen dienten als Prüfstücke. Die dabei festgestellten Abweichungen lagen in der Regel im unteren μ-Bereich. Die maximal festgestellte Abweichung betrug ganze 8 μ. „Die 3D Konturen müssen einfach stimmen“ konstatiert Maik Harbich. „Um das zu prüfen brauchen wir 3D Form Inspect von m&h. Das gibt den Maschinenbedienern Sicherheit und wir wissen schon frühzeitig, dass unsere Werkstücke genau sind und stimmen.“ Deshalb ist es nur noch eine Frage der Zeit bis auch die 5-achsige Makino V22 mit m&h Messtaster ausgerüstet werden wird.