Ausgereifte Fertigungsprozesse

Ausgereifte Fertigungsprozesse
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Besonders wirtschaftlich bei kleinen und mittleren Serien: Beispielsweise Platinen für Uhren fertigen die Dreh-Fräszentren hochgenau komplett von der Stange.
11.09.2015 | Platinen, Ziffernblätter und Gehäuse für Taschen- und Armbanduhren, Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie, medizinische Implantate für Knochen und Zähne, Gerätegehäuse, Trägerplatten und Lagerungen für Navigations- und Gyrosysteme in der Luftfahrt haben eines gemein: Ihre Abmessungen betragen meist nur wenige Millimeter oder gar nur einige zehntel Millimeter. Diese Mikrobauteile müssen in kleinen und mittleren Serien äußerst präzis gefertigt werden.

Genauigkeiten im Bereich von Mikrometern oder mitunter nur Nanometern sind standard. Um wirtschaftlich und kundennah zu arbeiten, fertigen spezialisierte Produktionsbetriebe solche hochgenauen Mikrobauteile inzwischen weltweit an einer Vielzahl von Produktionsstandorten. Geeignete Maschinen,  Bearbeitungs- und Dreh-Fräszentren, konzipieren und realisieren allerdings überwiegend Hersteller in Europa und speziell in der Schweiz. Nur hiesige Unternehmen verfügen über das ausreichende Know-How sowie über mehrere Jahrzehnte gesammelte Erfahrungen, um die geforderte Qualität, die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Maschinen und des gesamten Produktionsablaufs gewährleisten zu können.

 

 

Mikrobauteile in einem Ablauf komplett bearbeiten

 

Einer der herausragenden Spezialisten für Bearbeitungszentren zur Mikrofertigung ist die Willemin-Macodel SA in Delémont. Der Standort am Rande des schweizerischen Jura ist kein Zufall: Hier befindet man sich im Zentrum der schweizerischen Uhren- und Feinmechanik-Industrie. Das vor 40 Jahren gegründete Unternehmen wird bis heute als innovativer, solider Familienbetrieb geführt. Am Standort Delémont stellen über 230 Fachkräfte für Entwicklung, Konstruktion und Montage jährlich etwa 400 hochwertige Präzisions-Bearbeitungszentren her. Dazu erläutert Denis Jeannerat, Direktor Technologie bei Willemin-Macodel: „Um wirtschaftlich und effizient zu arbeiten, erwarten heute Fertigungsbetriebe, dass die Mikrobauteile in einem Ablauf montagefertig bearbeitet und bereitgestellt werden. Deshalb zielen unsere Maschinenkonzepte immer auf eine weitgehende Komplettbearbeitung. Wir liefern also nicht nur eine Maschine, sondern stets den kompletten Fertigungsprozess.“

 

 

Ausgeklügelte Maschinenkonzepte

 

Die große Vielfalt an Werkstücken bedingt äußerst geschickte Maschinenkonzepte. Um die geforderten Kriterien – höchste Genauigkeit, Prozesssicherheit, Flexibilität und Verfügbarkeit – bei den realisierten Fertigungsprozessen zuverlässig einzuhalten, benötigt Willemin-Macodel insbesondere auch hochwertige Bohr- und Fräswerkzeuge. Speziell im Bereich der Mikrowerkzeuge – das betrifft den Durchmesserbereich von einigen hundertstel über zehntel bis zu wenigen Millimetern – gibt es nach Ansicht von Jeannerat nur wenige wirklich kompetente Hersteller. Wie er bestätigt, haben sich die VHM-Mikrowerkzeuge von Sphinx Werkzeuge AG, Derendingen, besonders gut bewährt. „Mikrowerkzeuge von Sphinx Werkzeuge AG aus unbeschichtetem und beschichtetem  Vollhartmetall erfüllen höchste Ansprüche an Zuverlässigkeit und Genauigkeit. Das betrifft sowohl die Mikrobohrer und -fräser aus dem Standardprogramm als auch Sonderwerkzeuge, die entsprechend unseren Forderungen für den jeweiligen Fertigungsprozess individuell bei Sphinx konzipiert und realisiert werden“, ergänzt Jeannerat.


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Scharfer Zahn: Radiusfräser zum Bearbeiten von Zahnimplantaten.

Prozesssichere Mikrobohrer und -fräser für schwierig zu bearbeitende Werkstoffe

 

Eine besondere Herausforderung bilden die aktuell immer häufiger zu bearbeitenden exotischen Werkstoffe. Dazu zählen beispielsweise Titanlegierungen mit hoher Festigkeit, zähe und korrosionsfeste Stahllegierungen, aber auch Chrom-Cobalt-Legierungen für die Medizin- und Dentaltechnik. Um diese Werkstoffe produktiv und prozesssicher zu bearbeiten, hat die Sphinx Werkzeuge AG Mikrowerkzeuge aus Feinstkorn-Hartmetallen mit ausgeklügelten Geometrien für Spitzen, Schneiden, Fasen und Spänenuten verwirklicht. Beispielsweise beim Bohren auf unebenen Flächen zentrieren die Bohrer der Reihe Tricut mit ihren drei Schneiden ohne spezielle Pilotbohrer exakt. Sie ermöglichen somit ein schnelles Bohren  auch tiefer Bohrungen bei hoher Oberflächengüte in einem Arbeitsablauf. Speziell für Bohrungen bis 30 x D sind die Hochleistungsbohrer Phoenix TC2 ausgelegt. Ihr Kopf ist mit einer harten, temperaturbeständigen Schicht aus AlCrTiN beschichtet. Bei Durchmessern von 1,00 bis 8,00 mm, abgestuft um 0,1 mm, verfügen sie über innere Kühlmittelkanäle und eine extrem glatte Oberfläche. Für Bohrungen bis 12 x D stehen blanke beziehungsweise mit TiAlN beschichtete Mikrobohrer der Reihe 50621 und 50622, für Bohrungen bis 6 x D Mikrobohrer der Reihe 51200 und 51201 mit 0,03 bis 3,00 mm abgestuft um 0,01 mm ab Lager zur Verfügung. Sie haben allesamt Negativtoleranz von 4 µm.. Je nach Toleranzlage der zu erzeugenden Bohrung kann der Bohrer um ein oder zwei hundertstel Millimeter kleiner oder größer gewählt werden. Zum Gravieren kleinster, trapezförmiger oder ausgerundeter Nuten insbesondere in der Uhrenindustrie sind die einzahnigen Gravierfräser der Reihe 70xxx mit 30° bis 90° Spitzenwinkel und 0,02 mm bis 0,15 mm breiten Stirnflächen beziehungsweise 0,04 bis 0,1mm  kleinen Stirnradien ausgelegt.

 

Für die Gehäusebearbeitung, speziell auch zum helixförmigen Eintauchen und Ausräumen von Taschen, eignen sich die unbeschichteten und beschichteten Mikrofräser mit zwei und drei Zähnen sowie Nutzlängen bis 8 x D von der  Sphinx Werkzeuge AG. Sie haben 30° beziehungsweise 35° Drallwinkel und schneiden über die Mitte, können also auch zum Eintauchen genutzt werden. Es gibt sie ab 0,1 bis 3 mm Durchmesser in Stufen von 0,1 mm. Ergänzend zu diesem umfassenden Programm an Standard-Mikrowerkzeugen fertigt Sphinx Werkzeuge  AG Vollhartmetall-Mikrobohrer und -fräser mit Sondergeometrien. Dazu gehören insbesondere zwei- und dreischneidige Stufenbohrer, die mehrere Bearbeitungsoperationen - zum Beispiel Anbohren, Aufbohren, zweite Stufe bohren und Anfasen - in einem Arbeitsablauf vereinen. Das erspart Werkzeugwechsel und erhöht somit die Produktivität der Bearbeitungszentren.


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Scharfer Zahn: Mikrofräser mit zwei oder drei Schneiden eignen sich vorteilhaft zum Bearbeiten von Komponenten für Zahnimplantate.

Partnerschaft für innovative und zuverlässige Technologie zur Mikrobearbeitung

 

Wie Jeannerat berichtet, sorgt vor allem die geografische Nähe zum Werkzeughersteller in Derendingen und Porrentruy in Verbindung mit dem umfassenden Know-How der Werkzeugspezialisten für eine optimale Ausrüstung der Bearbeitungszentren von Willemin-Macodel Er fährt fort: „In Zusammenarbeit mit den Technikern bei Sphinx Werkzeuge AG optimieren wir die spanende Bearbeitung individuell für die Werkstücke und die Werkstoffe. Die Experten bei Sphinx Werkzeuge AG unterstützen uns immer wieder mit ihren Empfehlungen zur Wahl der geeigneten Mikrowerkzeuge. Diese Partnerschaft sorgt dafür, dass wir effizient und in möglichst kürzester Zeit die erforderlichen Bearbeitungslösungen verwirklichen können.“

 

Besonders fokussiert der Direktor Technologie auch auf die Prozesssicherheit. „Bei Mikrowerkzeugen von Sphinx Werkzeuge AG ist diese ausserordentlich hoch. Zudem können wir uns auf die zugesicherten Qualitätsmerkmale absolut verlassen. Das ist für uns ein entscheidendes Kriterium bei der Wahl unseres Lieferanten. Denn einmal festgelegte und optimierte Fertigungsprozesse müssen an beliebigen Produktionsstandorten weltweit absolut zuverlässig arbeiten. Nur so können wir international wettbewerbsfähig agieren. Denn speziell bei Mikrobearbeitungen stehen die Kriterien höchste Qualität und absolute Zuverlässigkeit an erster Stelle“, fügt er an.


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